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.     

AunXm(n+m=4,X=Cu，Al，Y)混合小团簇的结构和稳定性研究

采用基于密度泛函理论的B3LYP方法，优化了Au_nX_m(n+m=4,X=Cu，A l，Y)二元混合团簇的稳定结构.计算了稳定结构的平均结合能、电离势、电子亲和势、最高占据轨道能级和最低空轨道能级及二者间的能隙.结合Mulliken集居数分析研究了二元混合团簇稳定存在的规律，得出掺杂可以增强团簇稳定性的结论. 关键词： 混合团簇 结合能 能隙 分子轨道集居数     

密度泛函理论研究KB_n(n=1-9)团簇的结构和性质

在密度泛函理论的框架下,采用广义梯度近似(GGA)研究了KB_n(n=1-9)团簇的基态几何结构,系统计算了平均结合能Eb、二阶能量差分△2E、劈裂能D(n,n-1)、最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)之间的能隙,研究表明:KB_n(n=1-9)团簇,随着团簇尺寸的变化,其稳定性逐渐增强,其中KB_3和KB_5为幻数团簇;KB_n(n=1-9)团簇的能隙随团簇总原子数的增加呈现振荡变化,态密度分析得到能隙振荡变化的原因是团簇带隙的差异.     

密度泛函理论研究KBn(n=1-9)团簇的结构和性质

在密度泛函理论的框架下, 采用广义梯度近似(GGA)研究了KBn(n=1-9)团簇的基态几何结构, 系统计算了平均结合能Eb、二阶能量差分△2E、劈裂能D(n,n-1)、最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)之间的能隙, 研究表明: KBn(n=1-9)团簇, 随着团簇尺寸的变化, 其稳定性逐渐增强, 其中 KB3和KB5为幻数团簇; KBn(n=1-9)团簇的能隙随团簇总原子数的增加呈现振荡变化, 态密度分析得到能隙振荡变化的原因是团簇带隙的差异.     

第一性原理对Al_nSi_n(n=1-7)团簇结构与性质的研究

利用广义梯度近似(GGA)的方法研究Al_nSi_n团簇的几何结构,计算它们的基态束缚能B_e(au)、最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)之间的能隙、费米能、二阶能量差分△_2E(au)以及团簇的总能量.研究表明,Al_nSi_n团簇在n2时呈平面几何结构,从6个原子开始转为空间的立体几何结构,并且随着原子数的增多,两种原子出现相互咬合的趋势;同时Al_4Si_4团簇的束缚能、费米能、能隙都出现了峰值,说明其稳定性较差;分析Al_nSi_n(n=1-7)团簇的二阶能量差分发现:在m+n=3、6时,团簇都出现较稳定的结构.     

金镉混合纳米团簇的结构布局和电子性质的理论研究

采用基于密度泛函理论的Dmol~3模拟软件包对Au_nCd_n(1≤n≤6)团簇的几何结构进行优化,并对其能量和电子性质进行了分析.结果表明:n=1-2,团簇的最低能量结构是平面结构;n=3-6,结构为三维立体结构.随着团簇尺寸的增加,团簇的平均结合能呈上升趋势.最高占据轨道和最低未占据轨道之间的能隙,电子亲和势,和电离势呈现明显的奇偶变化,团簇的幻数为n=2,4,6.     

密度泛函理论计算掺杂团簇Be_nLi(n=1~12)的基态结构和稳定性

采用密度泛函理论的B3LYP方法,获得了BenLi(n=1~12)掺杂团簇的基态结构.同时计算相应的平均结合能、离解能、能量二阶有限差分和能隙.结合最高分子占据轨道的电子密度分析了掺杂团簇的成键特性,并与单一组元的BeN(N=2~13)团簇进行对比.结果表明n=4和9是团簇的幻数;随着尺寸n的增加,BenLi团簇中Be-Li间的相互作用由类共价键过渡到类离子键.     

氨团簇(NH_3)_n(n=2～8)结构的密度泛函理论研究

本文应用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-31G(d)和6-31 G(d)基组水平上对氨团簇氢键体系进行了研究,计算得到了氨团簇(NH3)n(n=2～8)的各种稳定构型及对应的能量和团簇束缚能.分析发现,在各类尺寸中以单环结构最为稳定,而相同尺寸的异构体之间团簇束缚能越大越稳定.最后利用二阶差分理论讨论了不同尺寸氨团簇中最稳定结构的生长规律,结果表明n=5,7时的结构最为稳定,具有明显的幻数特征,n=6,8时的团簇结构最不稳定,而在n=2～5之间,随着n的增大团簇的稳定性也在逐步增强.     

GemCn(m+n=7)团簇的密度泛函研究

在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似（GGA）的方法研究GemCn(m+n=7)团簇的基态几何结构,系统计算它们的基态束缚能Be (au)、最高占据轨道（HOMO）与最低未占据轨道（LUMU）之间的能隙、二阶能量差分△2E(au)以及团簇的总能量.研究表明,随掺杂C原子数的增加,GemCn（m+n=7）团簇的结构由三维空间转变为平面,再转变为线性结构;随着掺杂C原子数的增加,GemCn（m+n=7）团簇平均结合能逐渐增强,稳定性增加;GemCn（m+n=7）团簇的二阶差分能和能隙在Ge5C2和Ge2C5处出现峰值,说明这两种团簇较其它团簇具有较高的稳定性.     

AlnCum (n=2-6, m=1-3)团簇的几何与电子结构

本文利用密度泛函理论研究了Al_nCu_m(n=2-6,m=1-3)团簇的几何结构、稳定性和电子结构.结合能、解离能以及最高占据轨道(HOMO)和最低未占据轨道(LUMO)之间的能隙的分析表明8和20价电子的Al₂Cu₂和Al₆Cu₂团簇具有较强的稳定性.通过对团簇的分子轨道和能级结构进行分析,结果表明8和20价电子的Al₂Cu₂和Al₆Cu₂团簇的分子轨道与凝胶模型预测的一致,可构成闭合壳层,表现出特别的稳定性.Cu原子定域的3d轨道位于团簇的分子轨道之间,但并未影响团簇分子轨道的分布.     

Sin－1N和Sin－2N2（n=3~9）团簇结构与光振动能谱

用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的B3LYP/ 6-311G(d)方法,对Sin－1N和Sin－2N2 (n=3~9)团簇的几何构型、总能量、光振动能谱等性质进行了理论研究.通过对基态结构的几何参量分析发现,对Sin－2N2 (n=3~9)团簇,只有在SiN2和Si2N2结构中N-N成键;n＞4团簇结构,N-N不成键.对团簇能量讨论的结果表明;对于Sin－1N (n=3~9)团簇,总原子数是偶数的团簇比奇数的稳定;对于Sin－2N2(n=3~9)团簇,总原子数是奇数的团簇比偶数的稳定.     

Eu_mSi_n(m=1～2,n=1～8)团簇结构和性质的密度泛函理论研究

在密度泛函理论的框架下,采用广义梯度近似（GGA）研究了Eu₂Si_n（n=1～7）团簇的基态几何结构,系统计算了平均结合能E_b、二阶能量差分△₂E、最高占据轨道（HOMO）与最低未占据轨道（LUMO）之间的能隙,并与已有的EuSi_n（n=2～8）团簇相关数据作对比分析.研究表明:单Eu原子比双Eu原子掺杂的Si团簇具有更高的稳定性,EuSi₃、EuSi₆、Eu₂Si₄团簇较相应邻近团簇结构稳定;Eu_mSi_n（m=1～2,n=l～8）团簇的能隙随着团簇总原子数的增加呈现振荡变化,态密度分析得到能隙振荡变化的原因是S原子的s轨道与Eu原子的p轨道发生了杂化.     

GaSi_n(n=1-6)团簇结构和稳定性的第一性原理研究

采用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-311+G(d)水平下研究了GaSi_n(n=1-6)团簇的几何构型、电子性质、稳定性和振动特性.研究结果表明:GaSi_n(n=1-6)团簇基态结构基本保持了纯硅团簇的结构框架,Ga原子往往被吸附在Sin团簇的表面上.布局分析显示电子由Ga原子向Sin框架转移.平均束缚能和分裂能表明GaSi_3和GaSi_5团簇相对其他团簇具有较强的稳定性.振动特性研究表明:GaSi_n(n=1-6)团簇的IR活性最强振动模式主要是Ga原子与Sin结构之间的相对振动.极化率的研究表明,随着Si原子数的增多,GaSi_n团簇的非线形光学效应逐渐增强,更容易被外场极化.     

Ge(SiO2)n团簇结构和电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对Ge(SiO2)n (n = 1—7)团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率和电子性质进行了计算。 结果表明,Ge(SiO2)n的最低能量结构是在(SiO2)n端位O原子以及近邻端位O原子的Si原子上吸附一个Ge原子优化得到;随着锗原子数的增加,增加的锗原子易与原来的锗原子形成锗团簇。掺杂锗原子后团簇的能隙比(SiO2)n团簇的能隙小,当多个Ge原子掺杂到(SiO2)3团簇时,其能隙随着Ge原子个数的增加出现了振荡,Gem(SiO2)3的能隙从可见光区到近红外光区变化。二阶能量差分、分裂能表明Ge(SiO2)2和Ge(SiO2)5团簇是稳定的。     

密度泛函理论的不同方法研究小钨团簇的结构与稳定性

分别利用密度泛函理论的LSDA方法和B3LYP 方法在有效核势基组(LanL2DZ)水平上系统地研究了Wn(n=2-14)团簇的结构和稳定性.Wn(n=2-14)团簇全局能量最小的最稳定结构被确定.结果表明:在所讨论的尺寸范围内,LSDA方法比B3LYP 方法得到的平均结合能与一阶能量差分高;大部分Wn(n=2-14) 团簇在两种方法计算下具有相同的几何结构.两种方法计算结果均表明:除了W3自旋多重度为3重态外,其余尺寸团簇的自旋多重度均为单重态;n=7的最低能量结构为双戴帽五边环,而非正十面体,n=8-10为笼型结构,n=11-14为扁长型结构.综合平均结合能、一阶能量差分和二阶能量差分,两种计算方法均表明Wn(n=2-14)团簇具有相同的幻数序列(2,6,9 和 13).     

(CoMn)n(n=1~5)合金团簇的结构和磁性

采用密度泛函理论中的局域自旋密度近似和广义梯度近似对(CoMn)n(n=1～5)团簇的几何构型进行优化、能量、频率和磁性计算,确定了团簇的基态,对其基态的磁性和电子结构进行了系统研究,并与相对应的一元团簇进行了结构和磁性比较.研究表明,两种方法确定的基态构型基本一致,当n=1～4时,等比CoMn二元合金团簇的几何形状仍与一元团簇相同;(CoMn)3和(CoMn)4团簇出现了磁性双稳态,显示铁磁性和反铁磁性耦合;二元CoMn合金团簇中Co、Mn原子磁性仍能保持一元Co、Mn团簇基态的磁性.     

相对论密度泛函研究YSi_n~±(n=1-6)离子团簇

运用广义梯度近似的相对论密度泛函方法对带电荷的YSi_n~±(n=1-6)团簇的几何结构、稳定性、电子和成键特性进行了系统的研究.与相应的中性YSin团簇相比,除了YSi+4和YSi+5之外,YSi_n~±团簇基本都保持了YSin中性团簇的结构框架,这与对垂直和绝热电离能的分析结果本质上是一致的;同时,大多数离子团簇的稳定性都有明显增强,其中YSi_n~±(n=2和5)团簇比其相邻团簇的稳定性更强.电荷布局分析表明电荷将对Y与Sin框架之间的电荷转椅量有明显影响.HOMO-LUMO能隙研究表明:带电的YSin团簇比其中性团簇的化学稳定性更强.     

相对论密度泛函研究YSin± (n=1-6)离子团簇

运用广义梯度近似的相对论密度泛函方法对带电荷的YSin±(n=1-6)团簇的几何结构、稳定性、电子和成键特性进行了系统的研究. 与相应的中性YSin团簇相比,除了YSi4+和YSi5+之外,YSin±团簇基本都保持了YSin中性团簇的结构框架,这与对垂直和绝热电离能的分析结果本质上是一致的;同时,大多数离子团簇的稳定性都有明显增强,其中YSin±(n=2和5)团簇比其相邻团簇的稳定性更强. 电荷布局分析表明电荷将对Y与Sin框架之间的电荷转椅量有明显影响. HOMO-LUMO能隙研究表明：带电的YSin团簇比其中性团簇的化学稳定性更强.     

Ga_(2n)(n=1～4)团簇自旋极化机理的密度泛函理论研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似(GGA)下对Ga_(2n)(n=1～4)团簇进行了几何结构优化和结合能计算,并对其电子结构及成键特性进行了分析.结果表明,Ga_2,Ga_4团簇的基态都是自旋极化态,Ga_6团簇的能量局域极小的八面体结构也具有自旋极化;这些团簇的最外层分子轨道的空间分布是对称的,最外层分子轨道之间的能量相差很小,最外层分子轨道的近简并引起了自旋极化;对称性较高的团簇容易形成近简并的最外层分子轨道.     

AlB+n(n=2~10) 团簇结构和红外振动光谱研究

用密度泛函理论的B3LYP方法在6-311G(d)水平上对AlB+n（n=2~10）团簇几何结构、稳定性、电子结构和成键特性进行了系统理论研究,得到了AlB+n（n=2~10）团簇的最稳定结构.结果表明,硼原子间容易聚集,铝原子处于整个硼原子集团的外围.与相应中性AlBn团簇相比,Al-B键作用变弱,使正价团簇（n=6和10除外）结构变化较大|对AlB+n（n=2~10）和相应中性团簇能隙的计算分析表明,AlB+n 团簇的稳定性有所增强,其中AlB+3、AlB+5和AlB+8团簇尤为显著|通过对最稳定构型红外振动光谱的研究分析表明,硼原子间对称或非对称振动、铝原子不动的振动模式更容易出现较强谱峰,即硼原子间更容易成键.