TiGen-(n=7~12)团簇的光电子能谱及密度泛函理论研究

利用光电子能谱及密度泛函理论计算对TiGe_n^-(n=7~12)团簇的几何结构及电子特性等进行了系统研究. 对于TiGe_n^-负离子及中性TiGe_n,在n=8时出现了钛原子半内嵌的船型结构;在n=9~11时,新增的锗原子加盖到这种船型结构上,逐步形成钛原子完全内嵌的结构. TiGe₁₂^- 团簇具有一种钛原子内嵌的变形六棱柱结构. 自然布居分析结果显示,对于n=8~12的TiGe_n^-/0 团簇,随着内嵌结构的形成,有电子从锗原子转移到钛原子,说明其电荷转移方式与结构演变密切相关.     

NaBn(n=1—9)团簇的几何结构和电子性质

应用密度泛函理论(DFT)中B3LYP方法在6-311+G(d)水平上计算并分析了 NaB_n(n=1—9)团簇的几何结构及电子性质. 同时, 讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分和极化率.研究表明:NaB_n(n=1—9) 团簇基态绝大多数为平面构型. 能级间隙和二阶能量差分结果表明NaB₃与NaB₅是幻数团簇. 另外, 对平均线性极化率和极化率的各向异性不变量研究表明基态NaB_n团簇的电子结构随B原子的增加虽然趋于紧凑, 但尚未形成特定的堆积方式.     

Wn(n=3—27)原子团簇结构的第一性原理计算

使用密度泛函理论下的第一性原理方法，对W_n原子团簇(n=3—27)的结构特性进行了理论计算. 得到了W_n团簇(n=3—7)的最低能量结构和(n=8—27)的局域能量极小的典型结构. 使用凝胶模型，提出的电子组态1s²1p⁶1d¹⁰2s²1f¹⁴2p⁶3s     

第一性原理计算ZrnFe(n=2—13)团簇的基态结构及其磁性

从第一性原理出发，利用密度泛函理论中的广义梯度近似对Zr_nFe(n=2—13)团簇进行了结构优化、能量和频率计算.在充分考虑自旋多重度的前提下，对每一具体尺寸的团簇，得到了多个平衡构型，并根据能量高低确定了团簇的基态结构.综合团簇的结合能、二阶能量差分以及团簇的最高占据轨道和最低未占据轨道间的能隙可知Zr₅Fe，Zr₇Fe和Zr₁₂Fe团簇的稳定性相对较高，Zr₁₂Fe团簇的结构是具有I_h对称性的正二十面体，而且Zr₁₂Fe的稳定性在所有团簇中是最高的.另外，不仅Zr₅Fe，Zr₇Fe和Zr₁₂Fe团簇的稳定性相对较高，而且它们均为磁性团簇(而Zr_n团簇的磁矩在n≥5时已经发生了淬灭)，由此可知通过选择合适的掺杂元素可能得到高稳定的磁性团簇.从Mulliken布居分析结果可知，除了在Zr₁₂Fe团簇中Fe原子失去少量电荷外，其他团簇中Fe原子均从Zr原子那里得到了一定量电荷，即Fe原子在Zr_nFe(n=2—13，n≠12)团簇中是电子受体.     

密度泛函理论对ZrnPd团簇结构和性质的研究

用B3LYP/LANL2DZ方法对Zr_nPd(n =1—13)团簇的平衡几何结构、能量、频率、电子性质和磁性进行了计算.研究表明,Pd原子位于表面的异构体更为稳定,其中Zr₇Pd,Zr₁₂Pd团簇稳定性高,是幻数团簇,此外,相对于Zr_nCo与Zr_nFe团簇,Zr_nPd团簇参与化学反应的能力较弱,化学稳定性更     

AlnC4-/0(n=2∽4)团簇的结构和成键性质: 光电子能谱和理论计算

本文采用尺寸选择的负离子光电子能谱与高精度理论计算,对Al_nC₄^-/0(n=2∽4))团簇的结构和成键性质进行了研究. Al₂C₄^-团簇负离子的最稳定结构是一个C_2v对称的平面结构,其中两个C₂单元与两个铝原子分别相连. Al₂C₄^-团簇负离子的次稳定结构是一个线型结构,两个铝原子位于C₄线型结构两端,能量仅比最稳定结构高0.05 eV. 中性Al₂C₄团簇是一个线型结构. Al₃C₄^-团簇负离子是一个平面结构,其中三个铝原子分别与两个C₂单元相连. 而中性Al₃C₄团簇则是一个V字型结构. Al₄C₄^-团簇负离子和中性Al₄C₄团簇均为C_2h对称的平面结构,四个铝原子分别位于两个C₂单元的末端. Al_nC₄^-/0(n=2∽4))团簇负离子的自适应自然密度配分的分析结果表明这些团簇中铝原子与C₂单元之间的化学键具有σ和π键特征.     

异质富勒烯C19M(M=Cr,Mo,W)的结构和电子性质的计算研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法, 在LANL2DZ基组水平上, 优化了C₁₉M(M=Cr,Mo,W)团簇的几何结构, 得出了它们的基态构型, 并研究了基态结构的物理化学性能.结果表明: 不同的M原子替换后, C₁₉M的动力学稳定性相差不大, 而热力学稳定性随着M原子序数的增加而逐渐升高; 通过对C₁₉M的前线轨道分析发现, M原子对各个轨道均有一定的贡献, M原子对各个轨道的贡献大致随着M原子序数的增加而增加, C₁₉M中金属原子M(M=Cr,Mo,W)上集中了大量的正电荷; C₁₉M的芳香性随着M原子序数的增加而减弱.     

Au2Gen-/0 (n=1∽8)团簇结构演化和电子性质的光电子能谱和理论计算研究

本文利用尺寸选择的负离子光电子能谱和理论计算探索Au₂Ge_n^-/0 (n=1∽8)团簇的结构演化和电子性质. 通过比较理论模拟谱与实验谱,并使用CCSD(T)理论方法计算异构体的相对能量,从而确定金锗混合团簇的全局最小结构. 本文发现Au₂Ge_n^-/0 (n=1∽8)团簇的两个Au原子具有较高的配位数和较弱的亲金相互作用. 负离子团簇和中性团簇的最稳定结构分别处于自旋双重态和自旋单重态. 除了Au₂Ge₄^-/0和Au₂Ge₅^-/0,负离子团簇和中性团簇的全局最小结构具有相似的结构特点. Au₂Ge₁^-/0团簇是一个C_2v对称的V形结构,而Au₂Ge₂^-/0团簇是一个C_2v对称的双桥连结构. Au₂Ge₁^-负离子团簇是两个Au原子盖帽的Ge₄四面体结构,而Au₂Ge₄中性团簇是两个Au原子盖帽的Ge₄菱形结构. Au₂Ge_5∽8^-/0团簇主要采用三棱柱、四棱柱、及五棱柱结构. Au₂Ge₆是一个C_2v对称的四棱柱结构,并表现出σ和π双键性质.     

[Co(CO2)n]+团簇的红外解离光谱实验和理论研究

本文利用红外光解离光谱研究了一价钴阳离子与二氧化碳之间的相互作用. 通过密度泛函理论计算得到[Co(CO₂)_n]⁺团簇的几何结构,并且模拟了它们的振动光谱与实验数值进行比较. 研究结果表明,在[Co(CO₂)_n]⁺(n=2∽6)团簇中,钴阳离子通过电四极矩静电作用以端点结合的方式与二氧化碳中的氧原子结合在一起. 团簇的红外光谱都集中在二氧化碳反对称伸缩的波数附近,并且随着团簇尺寸的变化出现蓝移,最后把[Co(CO₂)_n]⁺的红外光解离光谱与稀有气体贴附的[Co(CO₂)_n]⁺-Ar的红外光解离光谱进行了比较.     

Density Functional Theory Study on Electronic and Magnetic Properties of Mn-doped (MgO)n (n=2～10) Clusters

利用密度泛函理论方法优化了纯的和M_n原子掺杂的(MgO)_n (n=2～10)团簇的几何结构. 在Mn原子掺杂的氧化镁结构中, 获得了一系列的同分异构体和与之相对应的总能量.MnMg_n-1O_n(n=2～10)的几何构型显示Mn原子优先取代低配位的Mg原子. 结构稳定性分析表明,除了(MgO)₁₀团簇外,其它纯的和掺杂结构的平均结合能均随着团簇的增大而增强. MnMg_n-1O_n团簇的二阶能量差结果表明MnMg₅O₆和MnMg₈O₉比相邻的团簇表现出更高的相对稳定性. 除了MnMgO₂团簇的磁矩为3.00 μB外,其它掺杂结构的磁矩均为5 μB左右. 它们的磁性主要受电荷转移大小、原子在结构中的位置以及结构尺寸所影响.     

固相反应法制备的CoxZn1-xO磁性能的研究

采用固相反应烧结法制备了Co掺杂ZnO的粉末和压片样品. XRD衍射表明样品中Co²⁺离子取代Zn²⁺离子进入了ZnO晶格中. 在室温下样品均表现为顺磁性, 利用密度泛函理论(DFT+U)方法计算得到的Co₂Zn₁₄O₁₆体系反铁磁基态更稳定, 并通过Co, O原子电子迁移变化, 表明了CoZnO体系中磁性机理更倾向于Co²⁺—O^2-—Co²⁺成键的间接交换作用模型. 改进了安德森模型中的直接交换积分J_pd公式. 提出两个可能的途径来实现具有本征铁磁性氧化物半导体.     

小尺寸VmOn+团簇的激光光解和密度泛函计算

通过激光溅射法产生了V₂O_n⁺ (n=1, 2), V₃O_n⁺ (n=1, 2, 3)和V₄O₃⁺等缺氧的钒氧团簇,并采用532和266 nm波长的激光对它们进行了光解研究. 利用密度泛函理论计算与激光光解实验相结合确定了这些团簇的几何结构和可能的光解通道. 激光光解实验表明V相似文献   

Al2O3Hx(x=1—3)分子团簇的结构与光谱研究

用密度泛函理论(DFT)的B3lyp方法在6-311++g(d,p)水平上对Al₂O₃H_x(x=1—3)分子的几何构型, 电子结构, 振动频率等性质进行了系统研究. 并给出了它们可能基态结构的总能量(E_T), 零点能(E_z), 摩尔热容(C_v), 标准熵(S), 原子化能(ΔE_m), 垂直电离能(IP)及垂直电子亲和能(E_A). Al₂O₃H和Al₂O₃H₂分子可能的基态的几何构型都为平面结构. Al₂O₃H₃的两个可能为基态的几何构型都是在立体Al₂O₃(D_3h)的几何结构基础上加三个氢原子构成. 这三个分子的能量最低结构为Al₂O₃H(²A′)C_s, Al₂O₃H₂(¹A′) C_s, Al₂O₃H₃ (²A) C₁.     

碱金属Li,Na,K,Rb,Cs,Fr的ns2S1/2,np2P1/2,3/2, nd2D3/2,5/2 和nf2F5/2,7/2 里德伯能级理论研究

本文在多通道量子数亏损理论(MQDT)框架下,利用相对论多通道理论(RMCT),分别在冻结实近似、 考虑Δl=-1的偶极极化效应、Δl=+1的偶极极化效应、Δl=± 1的偶极极化效应、伸缩模效应以及同时考虑偶极极化效应和伸缩模效应等不同层次近似下,系统地计算了碱金属Li, Na, K, Rb, Cs和Fr七个里德伯系列的能级,即ns²S_1/2, np²P_1/2, np²P_3/2, nd²D_3/2, nd²D_5/2, nf²F_5/2 和nf²F_7/2.计算结果表明,电子关联效应对碱金属原子的里德伯能级的影响很大.总的来说,偶极极化效应比伸缩模效应重要,而在偶极极化效应中, Δl = + 1的偶极极化效应比Δl = - 1的偶极极化效应重要.但对于Na的ns²S_1/2,(nd²D_3/2,nd²D_5/2)里德伯系列的能级,和Li的(np²P_1/2,np²P_3/2)里德伯系列的能级,是伸缩模效应比较重要.     

AunCo (n=1～7)团簇的密度泛函理论研究.

用B3LYP/LanL2DZ方法,系统研究了钴掺杂金团簇Au_nCo (n=1～7)可能的稳定结构和最低能量异构体的相对稳定性．确定了系列低能量异构体,部分异构体的电子态具有较高的自旋多重性．计算结果表明,除n=7外Au_nCo (n=1～7)团簇的基态几何结构为平面结构,Au₂Co为幻数团簇、具有较高的稳定性.     

态|Ψn(2)>q的广义非线性等阶N次方H压缩效应

构造了一种新型的多模叠加态|Ψ_n⁽²⁾>_q=C_n^(R)|{-iZ_j^*}>_q+C_n⁽⁰⁾|{O_j}>_q;并首次详细地研究了此量子态的等阶N次方H压缩特性.大量的计算和分析表明:态|Ψ_n⁽²⁾>_q是一种多模典型的非经典光场;还发现了"相似压缩"等现象.     

质子化水团簇对乙炔溶剂化作用的结构与红外光谱

利用团簇模型研究了质子化水团簇对乙炔的溶剂化作用. H⁺(C₂H₂)(H₂O)_n (n=1~5)的量子化学计算结果表明,水分子倾向与乙炔的π电子形成新型OH…π氢键作用,并且乙炔的第一溶剂层需要4个水分子来完成. 模拟的红外光谱揭示了OH…π氢键作用后的OH伸缩振动是研究乙炔与水溶剂化过程的灵敏探针. 这些红外光谱可以用红外光解离光谱实验方法测得,将为理解OH…π氢键作用以及质子化水团簇如何溶剂化乙炔提供有力的科学数据.     

三明治结构Tan(B3N3H6)n+1 团簇的磁性和量子输运性质

利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法, 本文对小尺寸团簇Ta_n(B₃N₃H₆)_n+1 (n ≤ 4)的磁性和量子输运性质进行了系统的研究. 计算结果表明, 此类体系采用三明治结构作为其基态并且具有较高的稳定性. 体系的磁矩随团簇尺寸的增大而线性增大. 当把Ta_n(B₃N₃H₆)_n+1团簇耦合到Au电极上时, 形成的Au-Ta_n(B₃N₃H₆)_n+1-Au体系在有限偏压下展示出了较强的自旋过滤能力, 因而可以被看做是一类新型的低维自旋过滤器.     

AuCn-/0 (n=3-8)的负离子光电能谱和密度泛函理论研究：电子结合能和几何结构的奇偶效应

本文测量了AuC_n^- (n=3-8)的光电子能谱,并且对AuC_n^-/0 (n=3-8)的结构和性质进行了理论研究. 研究发现,AuC_n^-的光电子能谱表现出明显的奇偶交替变化,AuC₃^-、AuC₅^-、AuC₇^-的光电子能谱峰明显宽于AuC₄^-、AuC₆^-、AuC₈^-的光电子能谱峰,AuC₃^-、AuC₅^-、AuC₇^-的电子垂直脱附能低于AuC₄^-、AuC₆^-、AuC₈^-的电子垂直脱附能. AuC_n^- (n=3-8)的最稳定结构是链状结构. 在中性团簇AuC_n(n=3-8)中,除了AuC$₃和AuC₅的结构轻微弯曲外,其他团簇均是直线型结构. 理论计算的∠AuCC角度,Au-C键长和Au原子的电荷分布均呈现奇偶变化,与实验观测一致.     

Ar原子偶宇称3p5(2P1/2)nl''[K'']J(l''=1,3)自电离态激发谱线形研究

The even-parity autoionizing resonance series 3p⁵np''[3/2]_1,2, 3p⁵np''[1/2]₁, and 3p⁵nf''[5/2]₃ of Ar have been investigated exciting from the two metastable states 3p⁵4s[3/2]₂ and 3p⁵4s''[1/2]₀ in the photon energy range of 32500-35600 cm^-1 with an experimental bandwidth of ~0.1 cm^-1. The excitation spectra of the even-parity autoionizing resonance series show typical asymmetric line shapes. New level energies, quantum defects, line profile index and resonance widths, resonance lifetime and reduced widths of the autoionizing resonances are derived by a Fano-type line-shape analysis. The line profile index q and the resonance widths Γ are shown to be approximately proportional to the effective principal quantum number n^*. The line separation of the 3p⁵np'' autoionizing resonances is discussed.