采用Lennard-Jones原子间势研究(C60)N分子团簇的结构演化行为

采用描述原子间相互作用的Lennard-Jones势来描述C₆₀分子间的相互作用,考虑了每个C₆₀分子的一定位置取向,并采用最速下降法计算了IH,fcc,hcp,DH及SC五种典型结构满壳层(C₆₀)_N团簇(N<2000)的能量.结果显示:当尺寸较小(N<20)时,IH结构最稳定;当尺寸处于中等(50<N<300)时,HCP结构最稳定;当尺寸较大(300<N 关键词： 60团簇')" href="#">C₆₀团簇 取向 最速下降法 结构演化     

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.     

(SiO_2)_n~-(n≤7)团簇的密度泛函研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对(SiO2)n-(n≤7)负离子团簇的几何构型进行了优化,并对能量和频率进行了计算.通过对计算结果的分析发现,与近邻尺寸的团簇比较,(SiO2)4-团簇最低能量结构更加稳定;(SiO2)n-(n≥4)团簇的最低能量结构是以(SiO2)4-为基础结构,具有一定的生长规律.     

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.     

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     

Mg-Al-N三元团簇的密度泛函理论研究

运用杂化密度泛函方法B3LYP在6-311+G^*计算水平上研究Mg_xAl_yN(x,y=1-5)团簇的结构.对Mg_xAl_yN团簇最低能量结构的稳定性和电子特性进行研究.结果表明,Mg_xAl_yN(x+y≤4)团簇的构型主要是平面结构.Mg_xAl_yN团簇的最低能量结构主要是由Al_nN或Mg_x-1Al_y+1N的构型演变而来.Mg_xAl_yN团簇离解成原子或者较小团簇是相对稳定的.和相邻团簇相比,MgAl₃N和Mg₃Al₃N拥有较高的稳定性.随着团簇尺寸的增加,Mg_xAl_yN团簇同时表现出共价键,离子键和金属键的特点.另外,随着团簇尺寸的增加,团簇的垂直电离势和电子亲合能呈现小的震荡,但并没发现整体的变化规律.     

CoBn(n≤19)团簇结构、电子性质和磁性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(Generalized Gradient Approximation, GGA)方法, 对不同自旋多重度的CoBn(n≤19)团簇的平衡几何结构、电子性质和磁性进行了研究. 随着尺寸的增加, CoBn(n≤19)团簇最低能量结构从平面结构逐步演变为立体结构, Co从主团簇的外部向内部转移. 团簇最低能量结构的二阶能量差分表明CoB3、CoB7、CoB10、CoB12、CoB14和CoB16团簇较相邻团簇稳定. Co的掺杂增强了硼团簇的化学活性. 最低能量结构中Co的d轨道和B的p轨道存在着明显的杂化. 当n<13, Co处于主团簇的外部时, Co的带电量为正, Co具有磁矩. 当n≥13, Co处于主团簇的内部时, Co的带电量为负, Co的磁矩几乎为零. 团簇最低能量结构的总磁矩主要来自Co的3d轨道的贡献, 且总磁矩随团簇尺寸增大呈现奇偶振荡.     

锗团簇Ge65, Ge70, Ge75的稳定结构及其电子结构性质

将两种全局结构搜索方法(压缩液态法、遗传算法)与锗的紧束缚势模 型相互结合, 对Ge₆₅, Ge₇₀, Ge₇₅的稳定结构进行了大规模的搜寻,提 出能量较低的可能结构, 然后进一步利用第一性原理方法对这些低能结构进行精确 的优化计算, 确定出了这三种尺寸团簇的基态结构. 发现这三种团簇各具有两种稳定的并且能量相近的异构体: 类球形和类椭球形, 这与实验上报道的大尺寸团簇Ge_n (65 ≤ n ≤ 80) 的结构特征相符合. 简要地分析了这三种团簇基态结构的电子性质. 关键词： 锗团簇 紧束缚势 遗传算法 压缩液态法     

原子数N≤400短程Morse团簇的无偏模糊全局优化

由于势能面崎岖不平存在大量的局部极小点,短程Morse团簇的全局优化极具挑战. 本文采用了最近自主发展的无偏模糊全局优化方法,系统地研究了原子数N≤400的短程(ρ=14)Morse团簇. 与目前已知的N≤400以及少数几个较大尺寸的短程Morse团簇结果对照,我们以较高的成功率得到了文献中报道过的所有全局最优结构,同时还发现了N=164,175,188,193,194,197,239,246,260,318和389团簇具有新的能量更低全局最小(和局部极小)构型. 通过拟合团簇最优结构能量与尺寸的依赖关系,确定了一系列具有魔幻尺寸的团簇. 研究表明,当N较大时,短程Morse团簇的最优结构倾向于密堆积.     

Atomic-scale sharpening of silicon tips in noncontact atomic force microscopy

The atomic-scale stability of clean silicon tips used in noncontact atomic force microscopy (NC-AFM) is simulated by ab initio calculations based on density functional theory. The tip structures are modeled by silicon clusters with and termination. For the often assumed Si(111)-type tip we observe the sharpening of the initially blunt tip via short-range chemical forces during the first approach and retraction cycle. The structural changes corresponding to this intrinsic process are irreversible and lead to stable NC-AFM imaging conditions. In opposition to the picture used in literature, the Si(001)-type tip does not exhibit the so-called "two-dangling bond" feature as a bulklike termination suggests.     

Stuffed fullerene structures for medium-sized silicon clusters

The structural properties of medium-sized silicon clusters (Si₄₀, Si₄₅ and Si₅₀) have been studied using an unbiased global genetic algorithm search incorporated with a tight-binding model, followed by gradient-corrected density functional calculations. Stuffed fullerene cages are obtained as energetically favorite structures. The stuffing/cage ratio (m/n for Si_m@Si_n) can be understood by a space filling picture. The present results, along with our recent works on Si_N (N=27-39) clusters [20], suggest that stuffed fullerene cages are the preferred structural growth pattern of medium-sized silicon clusters.     

离子团簇YSin±(n=7-16)的几何结构和电子性质的相对论密度泛函研究

运用广义梯度近似的相对论密度泛函理论方法对YSi_n^±(n=7-16)离子团簇的几何结构、稳定性和电子特性进行了系统地数值模拟研究.与中性YSi_n团簇比较可得到以下结论：除YSi₁₀⁺和YSi₁₃⁺阳离子团簇外,YSi_n^±团簇基本都保持了中性YSi_n团簇的结构框架,这与垂直和绝热电离能的结果本质上是一致的;大多数离子团簇的原子平均束缚能都相对中性团簇有明显增大,表明离子团簇的结构稳定性都有增强,其中阳离子团簇YSi_n+(n=8, 11和14)和阴离子团簇YSi_n^-(n=9,12和14)比其相邻团簇的稳定性更强.电荷布居分析表明所有团簇中Y原子的HC电荷都在n=15处由正值变为负值,即当Y原子从Si_n框架表面位点落入硅笼中形成内嵌结构团簇时,电荷转移方向发生反转.阴离子团簇中电荷转移量普...     

Co-Ag与Co-Au合金团簇核层结构模拟

钴基二元合金团簇具有特殊催化和电磁性能已成为研究的热点.探究Co-Ag与Co-Au团簇稳定结构是研究其性质的重要步骤.运用基于内核构建的自适应免疫优化算法对大尺寸Co_(55)Ag_n、Co_(55)Au_n(n=1-55, 60, 70, 80, 92)团簇结构进行优化.基于紧束缚势二阶矩近似的多体Gupta势函数被用于描述合金团簇原子间相互作用.计算结果显示Co_(55)Ag_n、Co_(55)Au_n(n=1-55, 60)最稳定结构的主要构型为Mackay二十面体.原子分布分析显示Co原子位于内层,而Ag、Au原子均趋于分布在外层,呈现出核层状态.对于大尺寸Co_(55)Ag_n、Co_(55)Au_n(n=80, 92)团簇,Co-Ag团簇采取无定形结构,而Co-Au团簇为规则的二十面体结构.     

硅团簇的结构及生长模式——紧束缚分子动力学：Si11—Si32

采用紧束缚分子动力学模拟硅团簇的结构，通过比较它们的结合能来确定基态结构，最后描绘出不同尺寸所对应的径向分布函数、角分布函数.模拟表明硅团簇在n=27处发生结构转变，从结构图上看，是由扁长结构向近球形结构转变.从径向分布函数图像、键角分布函数图像上也可以得到团簇结构在n=27处发生了变化，结构变得越来越紧密. 关键词： 硅团簇 紧束缚分子动力学 模拟退火 基态结构     

Structure and dynamics of cationic van-der-Waals clusters

The geometric structure and bonding properties of medium-sized ArnH+ clusters (n = 2–35), in which a proton is wrapped up in a number of Ar atoms, are investigated by applying a diatomics-in-molecules (DIM) model with ab-initio input data generated by means of multi-reference configuration-interaction (MRCI) computations. For the smaller complexes, n = 2–7, cross-checking calculations employing the coupled-cluster approach (CCSD) with the same one-electron atomic basis set as for the input data calculations (aug-cc-pVTZ from Dunning), show good agreement thus justifying the extension of the DIM study to larger n. Local minima of the multi-dimensional potential-energy surfaces (PES) are determined by combining a Monte-Carlo sampling followed, for each generated point, by a steepest-descent optimization procedure. For the electronic ground state of the ArnH+ clusters, the global minimum (corresponding to the most stable structure of the cluster) as well as secondary minima are found and analyzed. The structural and energetic data obtained reveal the building-up regularities for the most stable structures and make it possible to formulate a simple increment scheme. The low-lying excited states are also calculated by the DIM approach; they all turn out to be globally repulsive.     

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.     

The stability and electronic properties of wurtzite and zinc-blende ZnS nanowires

The stability and electronic properties of the pristine wurtzite (WZ) and zinc-blende (ZB) structural ZnS nanowires are investigated and compared by using first-principles approaches. It shows that the WZ-ZnS nanowire is more stable energetically than the ZB-ZnS nanowire. The two kinds of ZnS nanowires have different electronic properties due to both the quantum confinement effect and the surface effect. The band gaps of pristine WZ nanowires become larger than that of the corresponding bulk ZnS, while those of ZB nanowires are smaller. The electronic properties of the hydrogen-passivated WZ-ZnS and ZB-ZnS nanowires are further calculated. The underlying physical reason for their energetic and electronic structures is elucidated.     

ZnSe小团簇结构稳定性和电子性质研究

文章研究了小尺寸的(ZnSe)n团簇(n=2-16)的结构和电子性质.通过手工搭建得到团簇结构,用DMol软件包进行结构优化和能量计算,最后分析计算结果 .研究结果表明,对于n=2-4,平面环状结构的能量最低;对于n=5,非平面环状结构的能量最低;对于n=6-12,空心笼状结构的能量最低;对于n=13,核-壳笼状结构的能量最低;对于n=14-16,依旧是空心笼状结构的能量最低.通过分析(ZnSe)_n团簇(n=2-16)的电子性质,我们可以得到,(ZnSe)_9团簇、(ZnSe)_(12)团簇具有很好的稳定性.