中等尺寸磷团簇P_n(n=21-29)基态结构的遗传算法搜索

应用遗传算法结合第一性原理密度泛函理论,对中等尺寸的磷团簇体系P_n(n=21-29)做了全局搜索,研究其基态结构和电子性质.研究结果显示中等尺寸磷团簇的结构较为复杂,整体结构为管状链式结构,绝大部分没有对称性或对称性很低.团簇体系的二阶能量差分和HOMO-LUMO能隙都存在奇偶振荡,其中偶数尺寸的磷团簇要比奇数尺寸具有相对更高的稳定性.     

中等尺寸硫化锌团簇结构和稳定性

通过第一性原理方法研究中等尺寸硫化锌团簇(ZnS)_n(n=24,28,36,和48)的结构和稳定性.团簇初始结构主要通过手工搭建和从体材料中切割得来.研究表明:对于中等尺寸的团簇,空心的笼状和管状结构能量最低;随着团簇尺寸的增大,洋葱结构能量越来越低.此外,对中等尺寸硫化锌团簇,纤锌矿结构比闪锌矿结构更稳定.说明在小尺寸下,纤锌矿硫化锌结构更稳定.     

中等尺寸SiN团簇结构和相对稳定性的研究(21≤N≤50,N=60)

在过去二十年里,对中等尺寸硅团簇的研究一直十分活跃.为阐明低能团簇从中等到大尺寸的生长行为,我们对SiN团簇在21≤N≤50,和N=60的结构和相对稳定性进行论述.对Si21-Si29,除Si27外最低能量结构是扁长形.对N≥30,SiN团簇倾向于形成填充富勒烯结构.随着团簇尺寸的增大(N≥41),内部开始出现四面体结构,可视为金刚石晶格结构形成的初始阶段.当团簇尺寸达到N=60时,其已偏离小团簇的类分子行为,但向块体结构的转变还没完成.中等尺寸硅团簇的填充富勒烯结构可以被看作是从类分子向块体过渡的中间阶段.     

NiN (N=3～36)团簇的结构和稳定性研究

采用量子Sutton-Chen势和最速下降方法,研究了NiN (N=3~36)团簇的结构、点群对称性和稳定性. 模拟结果表明,Ni团簇的基态结构趋向于多样化,无序化;并且发现团簇的对称性与相对稳定性之间有密切的关系. 对称性高的团簇较为稳定. 并将Ni团簇的结构与实验结果做了比较,大部分吻合.     

中性及带电钴团簇的密度泛函理论研究

本文采用基于自旋极化的密度泛函理论系统研究了 小尺寸钴团簇的几何结构和电子结构特性。随尺寸的递增,团簇的基态几何结构由一维演变为三维的几何构型。总磁矩随尺寸的增加线性递增,并呈现奇偶交替的现象。从所研究的系统中分离一个Co原子带正电的团簇体系需要的能量相对较大。本文对体系的电子亲和能（EA）以及离化势（IP）也进行了讨论。     

二十面体Sc13,Sc+113,Sc-113团簇的稳定性与电子结构研究

采用密度泛函理论框架下的广义梯度近似(DFT/GGA),对Sc13团簇进行了几何结构优化,得到13原子钪团簇的基态结构为正二十面体(Ih),在此基础上对二十面体Sc13, Sc+113和Sc-113团簇的稳定性、电子结构和磁矩进行研究.结果发现Sc13,Sc+113和Sc-113团簇都在Ih结构时最稳定,该尺寸团簇的稳定性主要由二十面体密堆积构型决定;带电能使团簇的结构稍稍收缩从而使团簇的稳定性有所增强;团簇的键长和对称性对团簇的磁矩有很明显的影响.     

Cu13团簇几何和电子结构的密度泛函研究

利用遗传算法结合Gupta原子间相互作用势,采用密度泛函理论,系统研究了带电 团簇的基态与低激发态的几何结构和电子结构并与中性Cu13团簇进行了对比．计算结果表明：对 Cu13（中性及带电）团簇,高对称性几何构型在众多异构中无能量竞争性优势,团簇基态结构皆为非紧致低对称性结构,对 负电Cu13找到一种新的低对称性最低能结构;带电明显影响团簇结构稳定性,带电Cu13团簇与中性Cu13团簇的结构稳定性序列显著不同;基态 Cu13（中性及带电）团簇的具有磁矩最小化效应,而其高对称性结构则有较大磁矩;计算所得Cu13团簇电离能及电子亲和势与实验结果相符．     

密度泛函理论研究ZrnCo(m=1-13)团簇的结构和磁性

利用密度泛函理论中的广义梯度近似对ZrnCo(n=1-13)团簇进行了结构优化、能量和频率的计算,研究了ZrnCo团簇的平衡几何结构、稳定性、电子性质和磁性.结果表明:Zr4Co,Zr7Co,Zr9Co和Zr12Co团簇的基态稳定性较高,是幻数团簇,尤其是Zr12Co团簇基态为Ih对称性的二十面体结构且稳定性特别高.ZrnCo团簇的磁矩随尺寸的变化可以分三个阶段:n=1-3有稳定的磁矩,从n=4开始磁矩出现振荡性的猝灭,直至n≥8磁矩完全猝灭.体系的磁矩主要来自局域d电子的贡献,ZrnCo团簇磁矩发生猝灭的主要原因是电荷转移和强烈的spd杂化效应.同时发现,过渡金属掺杂在不同特性材料中所形成的团簇体系,其结构、稳定性和磁性有些非常有意思的相似,如TMX12(TM代表过渡金属Fe或Co,X代表Si和Be)团簇、Zr13TM团簇.对此,值得进一步研究.     

CdnOn（1≤n≤16）团簇光谱与电子性质的含时密度泛函理论研究

采用含时密度泛函理论对CdnOn（1≤n≤16）团簇的吸收光谱,能隙（HOMO-LUMO）及电子性质进行了模拟分析. 结果表明,当n≤3时,团簇的最低能量结构为平面结构,当4≤n≤16时,团簇的最低能量结构为三维笼状结构. 随着CdnOn（1≤n≤16）团簇尺寸的增大,团簇的吸收光谱逐渐红移,表现出较强的量子尺寸效应. 团簇CdnOn（3≤n≤15）的吸收峰主要集中在可见光区. 团簇的对称性越高,团簇的吸收峰越集中.     

Cu±13团簇几何和电子结构的密度泛函研究

借助遗传算法结合Gupta原子间相互作用势,本文采用密度泛函理论系统研究了带电Cu13±团簇的基态与低激发态的几何结构和电子结构,并与中性Cu13团簇的结果进行了对比.计算结果表明:对Cu13n(n=0,士1)团簇,高对称性几何构型在众多异构中无能量竞争性优势,团簇基态结构皆为非紧致低对称性结构,对Cu13-找到一种新的低对称性最低能结构;带电明显影响团簇结构稳定性,带电Cu13±团簇与中性Cu13团簇的结构稳定性序列显著不同;基态Cu13n (n=0,±1)团簇具有磁矩最小化效应,而其高对称性结构则有较大磁矩;计算所得Cu13团簇电离能及电子亲和势与实验结果相符.     

铟团簇结构和电子性质的密度泛函研究

用密度泛函方法研究了In_n(n=2～7)团簇的稳定结构和电子性质.结果表明:自旋多重度对结构的影响不大;对于基态结构,n≤5时为平面结构,n≥6时为立体结构,n=6为结构转变点;平均结合能曲线随团簇尺寸增大逐渐平缓;能隙、结合能的二阶差分和电离势随团簇尺寸的变化趋势完全一致,均反映出In_4团簇的基态结构较为稳定,具有较强的非金属性.     

铟团簇结构和电子性质的密度泛函研究

用密度泛函方法研究了Inn(n=2-7)团簇的稳定结构和电子性质。结果表明：自旋多重度对结构的影响不大;对于基态结构,n≤5时为平面结构,n≥6时为立体结构,n=6为结构转变点;平均结合能曲线随团簇尺寸增大逐渐平缓;能隙、结合能的二阶差分和电离势随团簇尺寸的变化趋势完全一致,均反映出In4团簇的基态结构较为稳定,具有较强的非金属性。     

Structures and Electronic Properties ofCuN (N≤ 13) Clusters

A systematic study on the structures and electronic properties of copper clusters has been performed using the density functional theory. In the calculation, there are many isomers near the ground state for small copper clusters. Our results show that the three-dimensional isomers of copper clusters start from Cu₇ cluster and then show a tendency to form more compact structures. The results of the formation energy and the second derivative of binding energy with cluster size show that besides N = 8, N=11is also a magic number. Furthermore, it is the first time to find that the ground state of 11-atom clusters is a biplanar structure as same as the 13-atom cluster. The clear odd-even alternation as cluster size for the formation energy indicates the stability of electronic close shell existed in the range studied.     

Energy and structure of copper clusters （n=70-150） studied by the Monte Carlo computer simulation

The structure and binding energy of copper clusters of the size range 70 to 150 were studied by using the embeddedatom method. The stability of the structure of the clusters was studied by calculating the average binding energy per atom, first difference energy and second difference energy of copper cluster. Most of the copper clusters of the size n=70-150 adopt an icosahedral structure. The results show that the trends are in agreement with theoretic prediction for copper clusters. The most stable structures for copper clusters are found at n=77, 90, 95, 131, 139.     

Rh_nBe(n=1～7)团簇结构和磁性的密度泛函研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了Rh_nBe(n=1～7)团簇的结构和磁性.结果表明:在Rh_n团簇上附加一个Be原子后,对Rh_n团簇的结构影响不大,与Be原子相配位的Rh原子间的键长发生了不同程度的增大.Rh_nBe与Rh_n团簇的稳定性变化趋势相一致,但Rh_nBe团簇更加稳定.Be原子均失去电子,磁矩相对较小.与Be原子相配位的Rh原子均是电子受体.团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献;若Be原子呈正磁矩,则Rh_nBe团簇的总磁矩大于Rh_n团簇的磁矩,反之则小于Rh_n团簇的磁矩.     

RhnBe(n=1-7)团簇结构和磁性的密度泛函研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了RhnBe(n=1~7)团簇的结构和磁性。结果表明：在Rhn团簇上附加一个Be原子后,对Rhn团簇的结构影响不大,与Be原子相配位的Rh原子间的键长发生了不同程度的增大。RhnBe 与Rhn团簇的稳定性变化趋势相一致,但RhnBe团簇更加稳定。Be原子均失去电子,磁矩相对较小。与Be原子相配位的Rh原子均是电子受体。团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献;若Be原子呈正磁矩,则RhnBe团簇的总磁矩大于Rhn团簇的磁矩,反之则小于Rhn团簇的磁矩。     

Irn(n=2-25)团簇基态结构的遗传算法研究

用遗传算法结合Gupta紧束缚模型势研究了Irn(n=2-25)团簇的基态结构.分析了Irn(n=2-25)团簇的基态结构随团簇尺寸的变化规律.计算结果表明,Irn(n=2-25)团簇的每个原子的平均束缚能和平均第一近邻随团簇尺寸的增加而增大,以总束缚能的二阶差分为判据,Irn(n=2-25)团簇的幻数是4、7、9、13、15、19、23.     

Ptn(n=1-9)团簇结构及磁性的第一性原理计算

采用密度泛函理论中的广义梯度近似泛函BPW91和三参数杂化密度泛函B3LYP研究Ptn团簇的结构,稳定性和磁性.两种方法得到了相同的稳定结构,基态结构也相同,只是次稳定结构的稳定顺序稍有不同.两种方法得到的平均配位数和平均键长有相似的变化规律,总体上随团簇尺寸的增大而增大,n=2-3时增幅较大,n=4-9时增幅较小,且有一定的振荡.两种方法得到团簇能量的二阶差分、分裂能、HOMO-LUMO能隙随团簇尺寸的演化都没有表现出明显的奇偶振荡行为,但在n=2、5、8时均有较大的值,说明相对应的团簇具有较高的稳定性.两种方法得到团簇的平均每原子磁矩随团簇尺寸的增大有逐渐减小的趋势,个别团簇有振荡.结果表明两种泛函都可以描述团簇结构、稳定性和磁性.     

Size and composition dependence of the frozen structures in Co-based bimetallic clusters

This Letter studies the size-dependent freezing of Co, Co-Ni, and Co-Cu clusters by using molecular dynamics with embedded atom method. Size effect occurs in these three types of clusters. The clusters with large sizes always freeze to form their bulk-like structures. However, the frozen structures for small sizes are generally related to their compositions. The icosahedral clusters are formed for Co clusters (for ?3.2 nm diameter) and also for Co-Ni clusters but at a larger size range (for ?4.08 nm). Upon the Co-Cu clusters, decahedral structure is obtained for small size (for 2.47 nm). The released energy induced the structural transformation plays a key role in the frozen structures. These results indicate that the preformed clusters with special structures can be tuned by controlling their compositions and sizes.     

第一性原理对NaBen(n=1—12)团簇最低能量结构及其电子性质的研究

从第一性原理出发对NaBe_n(n=1—12)团簇的最低能量结构和电子性质进行了研究.结果表明，掺杂原子(Na)导致主团簇Be_n的几何结构发生显著变化；出现了共价键和金属键的成键特性；Na-Be最近邻间距和能隙随着团簇尺寸的增加出现了振荡;n=4是团簇的幻数. 关键词： n团簇')" href="#">NaBe_n团簇 最低能量结构 电子性质