3d过渡金属掺杂M_2@Si_(20)(M=Sc-Zn)团簇的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(DFT)研究3d过渡金属掺杂硅团簇的几何结构和稳定性,计算了绝热电子亲和能和垂直电离能,内嵌双金属间距,自旋磁矩等.结果表明内嵌的Sc、Ti、V、Mn金属二聚体和十二面体硅笼构成了稳定的富勒烯结构,随着d电子数目的增加其内嵌的富勒烯构型有部分畸变,总体而言Si_(20)团簇掺杂双金属后稳定性得到了提高.     

笼状Au20内掺M13(M=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0.006-0.05nm误差范围内保持着Ih对称性.Fe13团簇最低能态的总磁矩为44μB,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38μB,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6μB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4μB,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6.81μB和2.88μB.     

过渡金属原子钴掺杂硅团簇CoSi6-9的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论对CoSin(n=6-9)中性团簇的几何结构演化和电子结构性质进行研究,结果表明Co掺杂硅团簇的最小笼状尺寸是n=9,其中Co原子被扭曲状的Si9棱柱包拢。CoSi8团簇由于存在多个能量相近的异构体,导致团簇的吸附活性降低。自然电荷布局分析表明对于笼状的Co@Si9团簇,其电荷主要分布在外围的硅笼,内部的Co原子通过spd杂化与外部硅笼成键,这保持了笼状团簇的稳定。     

过渡金属原子钴掺杂硅团簇CoSi6-9的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论对CoSin(n=6-9)中性团簇的几何结构演化和电子结构性质进行研究,结果表明Co掺杂硅团簇的最小笼状尺寸是n=9,其中Co原子被扭曲状的Si9棱柱包拢。CoSi8团簇由于存在多个能量相近的异构体,导致团簇的吸附活性降低。自然电荷布局分析表明对于笼状的Co@Si9团簇,其电荷主要分布在外围的硅笼,内部的Co原子通过spd杂化与外部硅笼成键,这保持了笼状团簇的稳定。     

MSin(M=Y、Pd、La、Yb、Lu)团簇的几何结构及电子性质

利用相对论密度泛函理论在广义梯度近似下研究了MSin(M=Y、Pd、La、Yb、Lu)团簇的结构、稳定性、电子和磁学性质。通过具体的计算和讨论发现：在n≤10时,所有掺杂的金属原子都位于Si原子的外部,具体位置也不尽相同。从n=11开始,随着团簇尺寸的增大,金属原子逐渐陷入Sin团簇的内框架之中,逐渐形成趋于笼形的结构。尤其是金属原子Pd,在n=11时就较早的陷入了Sin团簇的中心,形成笼状的基态结构。在n=16时,我们所研究的所有金属原子都完全陷入了Sin团簇的二十面体的中心。此外,我们还对团簇的磁性进行了计算,结果显示：TMSin团簇的磁性很小,并且从n=6开始,团簇TMSin的磁矩发生“淬灭”。从Mulliken电荷布局分析发现,除了PdSin团簇外,团簇的电荷转移方向随着团簇尺寸的增大发生改变,团簇的轨道杂化主要发生s-p-d轨道电子之间。     

Ti_(n-m)Zr_mO_(2n)(n=2-7,0≤m≤n)团簇结构和稳定性研究

应用密度泛函理论中的B3LYP方法对Ti_(n-m)Zr_mO_(2n)(n=2-7,0≤m≤n)团簇的基态几何结构、相对稳定性和电子结构进行了理论研究.结果表明,与桥氧链接的Ti原子被Zr原子取代后形成的混合团簇较为稳定;在团簇尺寸一定的条件下(即n相同),随着Zr原子数m的增加,团簇的结合能基本呈线性增大,团簇的稳定性增强;Ti、Zr、O原子之间发生了电荷转移现象,形成了稳定的Ti-O-Zr键.     

第一性原理比较研究MnPm (M=Al, Ga, and In,2≤n+m≤3)团簇

利用密度泛函理论对MnPm (M=Al,Ga,and In)团簇的几何和电子结构性质及稳定性进行了研究。结果表明,三原子的MnPm团簇是二重态,而单体则是三重态。富P的MP2团簇是具有C2V对称性的等腰三角形结构,而富M的M2P团簇则是具有Cs对称性的三角形结构。在三原子磷化物团簇中,MP2团簇比M2P团簇稳定,而后者中M-P键的强度比前者强。对于这些小的磷化物团簇,电离势高于裂解能,表明裂解比电离占优势。 Ga2P比Al2P和In2P的HOMO-LUMO能隙和电离势都高,归咎于在富金属的M2P团簇中,相对较强的Ga-P键。     

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ZrnFe(n=2-3)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Ih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Zrn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ZrnFe(n=2-3,n≠12)团簇中是电子受体.     

Tin-mZrmO2n(n=2-7，0≤m≤n)团簇结构和稳定性研究

应用密度泛函理论中的B3LYP方法对Tin-mZrmO2n (n = 2-7,0≤m≤n) 团簇的基态几何结构、相对稳定性和电子结构进行了理论研究.结果表明,与桥氧链接的Ti原子被Zr原子取代后形成的混合团簇较为稳定;在团簇尺寸一定的条件下（即n相同）,随着Zr原子数m的增加,团簇的结合能基本呈线性增大,团簇的稳定性增强;Ti、Zr、O原子之间发生了电荷转移现象,形成了稳定的Ti-O-Zr键.     

MPb10(M=Ti,V,Cr,Cu,Pd)几何结构和磁性的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA)对MPb10(M=Ti,V,Cr,Cu,Pd)四种同分异构体的几何结构和磁性进行了计算研究.发现在四种同分异构体中,D4d结构的MPb10(M=Ti,V,Cr,Cu,Pd)具有最大的结合能和能隙,表明D4d结构为其基态几何结构, 具有较高的化学稳定性.磁性计算显示:基态TiPb10团簇的磁矩为2 μB,Ti原子与周围的Pb原子之间存在着弱的铁磁相互作用.基态VPb10团簇的总磁矩为1 μB,V原子与周围的Pb原子之间既存在着弱的铁磁相互作用又存在弱的反铁磁相互作用.基态CuPb10团簇的磁矩为1 μB,Cu原子与周围的Pb原子之间存在着弱的铁磁相互作用.基态CrPb10 和PdPb10团簇的磁矩为零,体现为非磁性.由此可见,可以通过内掺不同过渡金属对Pb10团簇的化学反应活性和磁性进行调制.     

Band structure and magnetic properties of M3M’C antiperovskites (M=Mn, Fe; M′=Zn, Al, Ga, Sn)

LMTO-ASA nonempirical self-consistent method has been used to study the electron band structure of the cubic antiperovskites M₃M’C (M=Mn, Fe; M′=Zn, Al, Ga, Sn) in ferromagnetic state, and to calculate the local atomic magnetic moments. The results obtained are compared with previous calculations and available experimental data. Fiz. Tverd. Tela (St. Petersburg) 40, 1667–1670 (September 1998)     

Mössbauer spectroscopy studies of Dy(Fe,M)12 (M=Si,V,Ti) alloys

The⁵⁷Fe Mössbauer spectra have shown that the hyperfine field of DyFe₁₀Si₂ alloy and its quadrupole splitting at the 8i sites change steeply at 210 K, which are attributed to the spin reorientation transition. The stabilizing elements for the formation of the ThMn₁₂-structure can affect on the spin reorientation transition temperature. The differences of spin reorientation transition temperature of DyFe₁₀Si₂, DyFe₁₀V₂ and DyFe₁₁Ti alloys had been discussed. The quadrupole splitting at 8i sites of DyFe₁₀Si₂ alloy changes its sign at 210 K.     

M2As-和M2Br+(M=Cu,Ag,Au)的赝势从头算研究

使用赝势在HF和MP2水平上计算了M2As-和M2Br+(M=Cu,Ag,Au)的平均几何和振动频率。计算的结果表明,这些化合物呈弯曲结构(C2v)。在MP2水平上研究了电子相关对这些化合物的几何结构的修正,键角减少10°到20°。在MP2,MP3,MP4,CCSD,和CCSD(T)水平上还较详细地研究了电子相关对Au2As-的几何结构的修正。通过对这些化合物稳定性的研究,预言了Au2As-的成键可能性。     

The investigations of phases with general formula M2FeV3O11, where M=Mg,Co, Ni,Zn by IR and Mössbauer spectroscopy

Phases of general formula M₂FeV₃O₁₁, where M=Mg, Co, Ni and Zn as well as the orthorhombic modification of FeNb₁₁O₂₉, have been investigated by the help of IR and Mössbauer spectroscopy. It was found that the isostructural compounds Co₂FeV₃O₁₁, Mg₂FeV₃O₁₁, Zn₂FeV₃O₁₁, as well as Ni₂FeV₃O₁₁ with a different structure have one single and almost identical chemical environment for iron(III). The large Mössbauer quadrupole splitting measured suggests that iron(III) is located in a highly distorted octahedron. The IR spectra of three isostructural M₂FeV₃O₁₁ compounds are similar but differ from that of Ni₂FeV₃O₁₁. The Mössbauer spectrum of orthorhombic FeNb₁₁O₂₉ has been fitted with two doublets, their hyperfine parameters indicating iron in distorted octahedral environment.     

UV photofragmentation of gas phase M and M2 complexes with ketones,where M = Cu and Ag

Results are reported of an experimental study of the UV photofragmentation patterns of singly and doubly charged complexes consisting of either copper or silver in association with a series of ketones. Considerable variation is seen in response to photoexcitation, ranging from extensive chemical reactivity in the case of Cu+ through to no evidence of photoabsorption on the part of Ag2+ complexes. It is concluded that the close proximity of a charge has a considerable influence on energy of the non-bonding electrons of the carbonyl group in the ketones, and that this, in turn, influences the π* ← n electronic transition promoted at UV wavelengths.     

M2Al2(M=Au,Ag,Cu)混合小团簇的密度泛函研究

采用基于密度泛函理论的B3LYP方法,利用小核实赝势LANL2DZ,优化了含重金属二元混合团簇M2Al2(M=Au,Ag,Cu)的稳定结构,并得出具有C2v(1A1)对称性的蝴蝶结构比平面构型更加稳定,其中团簇Au2Al2最稳定.计算了稳定结构的结合能、电离势、电子亲和能、最高占据轨道能级和最低空轨道能级及二者间的能隙,得出参杂团簇M2Al2比非参杂团簇M4(M=Au,Ag,Cu)更稳定的结论.     

Tin-doped spinel-related oxides of composition M3O4 (M = Mn, Fe, Co)

Tin-doped compounds of spinel-related M₃O₄ (M = Fe, Mn, Co) have been studied by ¹¹⁹Sn and ⁵⁷Fe Mössbauer spectroscopy in the temperature range of 20–600 K. The ¹¹⁹Sn Mössbauer spectra recorded down to 20 K from the non-iron-containing compounds of Co₃O₄ and Mn₃O₄ contained only doublets showing no transfer of magnetic properties from cobalt or manganese to the dopant tin ions. In contrast, the tin-doped-(FeCo)₃O₄ and (FeMn)₃O₄ gave ¹¹⁹Sn and ⁵⁷Fe Mössbauer spectra, which showed magnetic hyperfine interactions. The Curie temperature has been estimated for the former sample.     

M2CeO4(M=Ca,Sr,Ba)的结构与发光特性

SSr2CeO4是一种新型的一维结构发光材料，其特殊的结构对其发光特性有决定性的作用。Sr2CeO4体系中可以顺利地进行能量传递，产生较强电荷迁移发光。合成了M2CeO4(M=Ca,Sr,Ba），发现与Sr2CeO4具有类似结构的Ba2CeO4也可以发光，而结构完全发生了变化的Ca2CeO4则不发光。