团簇异构体生长概率的理论预测

由于实验表征团簇结构的困难,理论预测团簇在生长过程中各种异构体的生成概率便十分重要.考虑到分子动力学可模拟高温时各异构体的相对丰度,把问题归结为高温时所形成的各种异构体在室温环境中如何转化,并建立了统计力学模型,得到了异构体相互演化所需时间与环境温度的解析关系.以C₁₂团簇为例,在2500 K时所形成的最可几异构体在室温环境中需要超过10¹²年才能转化为最低势能异构体. 关键词： 团簇 异构体 统计物理 分子动力学     

一种寻找团簇异构体的准动力学方法

建立了一套普遍适用的寻找团簇异构体的准动力学方法,该方法能够迅速给出在一般气相生长条件下形成概率较大的异构体.用该方法得到了C21的异构体谱,并采用分子动力学方法模拟了21个自由的碳原子在氦气氛中形成稳定团簇的过程,表明动力学过程中形成概率较大的异构体都已包含在该方法所得到的异构体谱中.所得到的C21最稳定结构的势能远低于采用遗传算法所得到的结果(Chem. Phys. Lett. 364 213,2002). 关键词： 团簇 异构体 最低势能 全局优化     

CuSi6团簇几何结构和性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论（DFT）的B3LYP方法,采用全电子基组6-311+G（d）研究了CuSi₆团簇的几何构型和电子结构性质,计算表明CuSi₆团簇存在多个能量相近的稳定异构体,且结构中存在多个Cu-Si键,多个低能异构体共存解释了实验中观察到的CuSi₆团簇较强的现象.对于CuSi₆团簇,计算得到的三个最稳定异构体的垂直电离能,电子亲和能和HOMO-LUMO能隙均相对较大,也表明这三个异构体较为稳定.     

一种寻找团簇异构体的准动力学方法

建立了一套普遍适用的寻找团簇异构体的准动力学方法，该方法能够迅速给出在一般气相生长条件下形成概率较大的异构体.用该方法得到了C21的异构体谱，并采用分子动力学方法模拟了21个自由的碳原子在氦气氛中形成稳定团簇的过程，表明动力学过程中形成概率较大的异构体都已包含在该方法所得到的异构体谱中.所得到的C21最稳定结构的势能远低于采用遗传算法所得到的结果(Chem. Phys. Lett. 364 213，2002).     

砷化镓离子团簇的稳定性研究

采用全势能线性糕模轨道分子动力学方法，详细研究了砷化镓离子团簇Ga_nAs_n(n=4，5，6)的几何结构和稳定性.分别找到了这些离子团簇的最低能量结构，通过计算发现这些结构明显不同于中性团簇的基态结构.还发现离子团簇的其他稳定结构与对应的中性结构相比也有较大的结构畸变.在这些砷化镓离子团簇中，相对于砷原子而言，镓原子更容易处在帽原子的位置上. 关键词： 离子团簇 基态结构 稳定性     

(H2O)6的稳定结构及异构过程研究

(H₂O)₆是形成三维立体结构的最小水分子团簇并具有能量较低的多个稳定异构体.本文利用从头计算方法研究了各稳定结构的异构化过程.(H₂O)₆的环状结构与最稳定结构的能量差0.31 eV为一个氢键的键能.水分子团簇的异构化是分子间氢键打开或重组的过程,不同异构体之间的转化每次只涉及一个氢键的打开或重组,异构化的能垒高度在0.07—0.21 eV之间. 关键词： 水分子团簇 2O)₆')" href="#">(H₂O)₆ 异构化过程 从头计算     

小尺寸铜团簇冷却与并合过程中结构变化的原子尺度研究

研究Cu_N（N=57,58,59）熔融铜团簇在冷却过程以及300 K时两个具有二十面体结构Cu₅₅团簇在并合过程中的结构变化.对这些小尺寸团簇的结构变化采用基于嵌入原子方法的正则系综分子动力学进行计算机模拟.通过对模拟结果的分析表明,小团簇的冷却和并合过程存在阶段变化的特点.降温过程中Cu_N（N=57,58,59）团簇的原子运动及其微观结构变化表现出较大差异,由此导致这三类团簇内原子排布的不同,其中Cu₅₉团簇结构的有序程度最低.在两个Cu₅₅团簇并合早期阶段,这两个团簇相接触后发生变形导致原子位置出现较大改变,在随后的并合过程中,原子扩散引起原子局部位置调整导致所并合体系的结构发生变化.远离两个团簇接触区的原子仍保持其并合前的结构. 关键词： 团簇 分子动力学 计算机模拟 表面     

密度泛函理论研究Run和RunAu(n=1-12)团簇的结构和电子性质

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA) 对 Ru_n Au和Ru_n 团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率、电子性质和磁性质进行了计算. 结果表明,Ru_n Au团簇的最低能量结构可以通过Au原子代替Ru_n+1团簇中的Ru原子生长而成.除了局域的结构畸变,Ru_n Au和Ru_n+1团簇具有相似的几何结构.二阶能量差分、电离势、亲和势和分裂能表明Ru₅, Ru₈, Ru₅Au, Ru₈Au 是稳定的团簇,Au的掺杂没有改变Ru_n 的相对稳定性.通过电子性质的分析发现,当Au原子掺杂在Ru_n 中,团簇的化学活性增加,且团簇的能隙主要由电子的配对效应决定;对于大多数团簇来说,Au原子掺杂提高了Ru_n Au的磁矩. 关键词： n Au和Ru_n 团簇')" href="#">Ru_n Au和Ru_n 团簇 几何结构 电子性质     

Si10团簇成键条件和解离行为的密度泛函紧束缚研究

本研究利用遗传算法和基于密度泛函理论的紧束缚方法相结合的计算方法,研究了Si₁₀团簇的原子堆积结构的成键条件和电子性质.计算结果发现,Si₁₀团簇的最低能稳定结构表现为以一个三棱柱体为基础结构单元,在其3个侧面和一个底面堆积了四个金字塔堆积结构,形成了由四个金字塔包围三棱柱体的类球形结构.原子间成键强烈依赖于团簇中各原子紧邻原子的几何排布情况,原子间交叠电子布居数具有显著的方向性,随着键长增加迅速减小.由团簇中各原子成键条件的分析,可以判断Si₇团簇是Si₁₀团簇最容易形成的解离产物,然后出现的是Si₆团簇.     

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     

B$lt;sub$gt;$lt;i$gt;n$lt;/i$gt;$lt;/sub$gt;($lt;i$gt;n$lt;/i$gt;=2—15)团簇的几何结构和电子性质

应用密度泛函理论中的B3LYP方法计算并分析了不同生长模式下B_n（n=2—15）团簇的几何结构及电子性质. 同时,比较和讨论了不同生长模式下硼团簇的原子束缚能、能级间隙和第一电离势. 研究表明：直线构型稳定性最低,金属性较强,尤其在n=8时能隙仅有0.061 eV,说明该团簇已具有金属特征. 平面或准平面构型稳定性最高,非金属性强. 立体构型的稳定性与金属性介于直线和平面构型之间. 另外,还讨论了基态团簇的束缚能、能量二阶差分、能级间隙和第一电离势随团簇尺寸的变化,结果表明B₁₂与B₁₄是幻数团簇. 关键词： n团簇')" href="#">B_n团簇 密度泛函理论 几何结构 电子性质     

Co@Au_n(n=1～8)团簇的几何结构和电子性质的理论研究

本文利用密度泛函PW91方法研究了Co@Au_n（n=1～8）团簇的平衡结构、稳定性和磁矩.结构优化显示Co原子在低能异构体中趋于占据最高配位位置,基态Co@Au_n（n=2～6）团簇为二维结构,Co@Au₇和Co@Au8转变为三维结构.原子平均结合能、二阶能量差分及HOMO-LUMO能级间隙分析表明掺杂Co原子提高了金团簇的稳定性,改变了金团簇能级间隙的奇偶振荡性,n=5为掺杂团簇的幻数.磁矩的计算揭示Co@Au_n团簇的磁性主要源于Co原子的3d轨道.     

超薄膜多中心生长过程的计算机模拟

利用计算机模拟了不同的允许扩散步数下超薄膜的多中心分形生长和团状生长现象,研究了成核及长大的动力学过程．分形生长时分形维数随团簇大小的增大而增加．分形生长和团状生长时成核率随扩散步数的增大而减小,随时间的增大而急速下降．团簇长大过程可用团簇大小S和生长时间t-t₀的幂函数(t-t₀)^κ描述．由于团簇间的分流作用,生长指数κ比经典理论值1略小,并且存在着非线性现象,即长得较大的团簇的生长指数Κ也较大. 关键词：     

笼状Au$lt;sub$gt;20$lt;/sub$gt;内掺$lt;i$gt;M$lt;/i$gt;$lt;sub$gt;13$lt;/sub$gt;($lt;i$gt;M$lt;/i$gt;=Fe，Ti)团簇磁性的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似方法,对M₁₃（M=Fe,Ti）以及M₁₃内掺Au₂₀团簇的几何结构和磁性进行了计算研究.结果表明：M₁₃和M₁₃内掺Au₂₀团簇的几何结构在0.006—0.05 nm误差范围内保持着I_h对称性.Fe₁₃团簇最低能态的总磁矩为44 μ_B,内掺到Au₂₀笼中后形成的Fe₁₃内掺Au₂₀团簇的最低能态总磁矩为38 μ_B,且Au原子与内掺Fe₁₃团簇之间存在着弱铁磁相互作用.Ti₁₃团簇在总磁矩为6 μ_B时能量最低,掺入Au₂₀笼后形成的Ti₁₃内掺Au₂₀团簇最低能态总磁矩是4 μ_B,内表面12个Ti原子与表面Au壳之间是弱铁磁相互作用,而与中心Ti原子之间是弱反铁磁相互作用.由于Au₂₀笼状外壳的影响,Fe₁₃内掺Au₂₀和Ti₁₃内掺Au₂₀团簇中Fe₁₃和Ti₁₃的磁矩比无金壳的Fe₁₃和Ti₁₃团簇的磁矩分别减少了6.81 μ_B和2.88 μ_B. 关键词： 几何结构 磁性 密度泛函理论     

第一性原理对XMgn(X=B,Al, n=1—12)团簇的几何结构和电子性质的研究

利用密度泛函理论(DFT)的B3PW91方法,在6-311G水平上对BMg_n,AlMg_n(n=1—12)团簇进行了几何结构优化和电子性质分析. 发现随着原子个数的增加, B原子进入镁团簇的内部, 而AlMg_n和镁团簇有相似的生长模式. B,Al原子的掺杂均能使镁团簇的平均结合能增大,稳定性增强, BMg_n,AlMg_n关键词： 密度泛函理论 最低能量结构 n和AlMg_n团簇')" href="#">BMg_n和AlMg_n团簇 NBO电荷布居     

密度泛函理论研究H2与Rhn（n=1—8）团簇的相互作用

采用密度泛函理论对H₂与Rh_n（n=1—8）团簇的相互作用进行了系统研究.结果表明, Rh_nH₂体系的最低能量结构是在Rh_n团簇最低能量结构的基础上吸附H原子生长而成.吸附H原子没有改变Rh_n团簇的结构, 键长是影响Rh_n和Rh_nH₂磁矩的主要因素.从优化后的几何结构可以看出吸附后的H₂发生断键,表明H₂分子发生了解离性吸附.当n≤5,H原子的吸附以桥位为主,当n≥6时,H原子开始出现空位吸附.H原子的吸附提高了Rh_n的稳定性和化学活性,较小的吸附能表明H原子易从Rh_nH₂中解离出来.二阶能量差分表明4是Rh_nH₂和Rh_n团簇的幻数. 关键词： nH₂和Rh_n团簇')" href="#">Rh_nH₂和Rh_n团簇 平衡结构 电子性质     

密度泛函理论研究MgnOn(n=2—8)团簇的结构和电子性质

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对Mg_nO_n(n=2—8)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,当n=2,3时,团簇的最低能量结构是平面结构;当n≥4时, 团簇的最低能量结构可以看成是由Mg₂O₂和Mg₃O₃单元组成的三维结构.O—Mg—O的钝角和较多的电荷转移对团簇的稳定性 关键词： nO_n团簇')" href="#">Mg_nO_n团簇 几何结构 电子性质     

密度泛函理论研究CO与Nin（n=1—6）团簇的相互作用

采用密度泛函理论对CO吸附在镍团簇表面进行了系统研究.结果表明,Ni_nCO团簇的最低能量结构是在Ni_n团簇最低能量结构的基础上吸附CO生长而成,CO的吸附没有改变Ni_n团簇的结构;CO分子在Ni_n团簇表面发生的是非解离性吸附,与优化的CO键长（0.1138?nm）相比,吸附后C—O键长变长（0.1180—0.1214?nm）,表明吸附后C—O键被削弱,CO分子被活化.自然键轨道分析表明,CO分子只与最近邻的Ni原子发生相互作用;CO分子与Ni原子相互作用的本质是CO分子内的杂化轨道与Ni原子3d, 4s, 4p轨道相互作用的结果. 关键词： nCO团簇')" href="#">Ni_nCO团簇 n团簇')" href="#">Ni_n团簇 平衡结构 电子性质     

第一性原理对Al_mSi_n(m=1,2;n=1～6)团簇结构与性质的研究

本文运用第一性原理对Al_mSi_n（m=1,2;n=1～6）团簇的结构与性质进行了研究.在BLYP的水平上进行了结构优化和频率分析,得到了团簇的最低能量结构.同时计算和讨论了A1_msi_n团簇的束缚能、总能的二阶能量差分和分裂能以及费米能随原子数的变化.研究结果表明:Al_mSi_n团簇在m+n<4时的几何结构是平面结构,从4个原子开始转为空间的立体结构;除AlSi₃和Al₂Si₂团簇外,Al_mSi_n（m=1,2;n=1～6）团簇的束缚能随原子数增加而减小;分析A1_mSi_n（m=1,2;n=1～6）团簇的二阶能量差分和分裂能发现:在m+n=3,5时,团簇都出现较稳定的结构.     

Ge_mC_n(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Ge_mC_n（m+n=7）团簇的基态几何结构,系统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、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,Ge_mC_n（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,Ge_mC_n（m+n=7）团簇平均结合能逐渐增强,稳定性增加;Ge_mC_n（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.