电极接触构型对辛烷硫醇分子非弹性电子隧穿谱的影响

本文选取辛烷硫醇分子通过终端S原子化学吸附于一端的Au原子团簇,另一端由碳原子物理吸附于Au原子团簇形成分子结,利用从头计算方法和非弹性散射格林函数理论研究了在三种不同电极接触构型下的该分子的非弹性电子隧穿谱的影响.计算结果表明,电极接触构型对分子体系的非弹性电子隧穿谱有着明显的影响.该工作有利于确定实验中分子电子学器件的电极接触构型.     

DFT Calculation of Glycine with Methanols Clusters

应用DFT计算方法研究了中性和离子甘氨酸-甲醇氢键团簇Glycine-(CH3OH)n (n=1～6). 对中性和离子的甘氨酸与1～6个甲醇分子组成系列团簇的初始构型在B3LYP/6-13＋G*水平下进行全优化,确定最低能量稳定构型,并对其氢键结构进行分析. 理论预测表明,当n≤3时,在最稳定的中性构型中,所有甲醇分子优先聚集在羧酸基团附近;而在离子构型中,甲醇分子可在氨基和羧酸基团之间形成键桥,且该构型为最稳定构型. 当团簇中的甲醇数量达到5和6时,两种最稳定构型(中性和离子)的能量趋向等同.     

外电场下Ti2O4团簇分子的激发与光谱性质研究

采用密度泛函(DFT) B3LYP方法在6-31+G基组水平上优化得到了分子轴方向不同电场作用下,Ti2O4团簇分子的基态稳定构型,电偶极矩μ,分子的总能量等,并且分析了Ti2O4团簇分子从HOMO-2到LUMO+2轨道能量的变化.在优化的构型下,用同样的基组利用CIS-DFT方法计算了外电场下Ti2O4纳米团簇分子的前9个激发态的激发能、波长和振子强度.结果表明,在有外电场的作用下,分子总能量随着外电场的增加不断减小,偶极矩随外电场的增加逐渐增大.其前线轨道的能量也随着外电场的增加逐渐减小.另外,Ti2O4团簇分子的激发能,激发波长和振子强度也受到了外电场的影响.     

钴原子团簇电子结构的理论研究

应用多重散射自治场理论对钴原子团簇(N=3—13)的电子结构进行了理论研究.通过电离阈值在不同构型、不同组态的理论值与实验值的对比,初步探讨了合适的电子组态及团簇构型.根据电子组态的局域3d价电子布局,发现钴团簇的平均原子磁矩,总体来说随原子数增加而下降.根据团簇构型,推测了钴原子团簇的稳定性及多种生长方式. 关键词：     

用密度泛函理论研究氨质子化团簇(NH_3)_nH~+(n=1～8)的结构

运用Gaussian 03W程序中的密度泛函B3LYP方法,在6-31 G(d)基组水平上对氨质子化团簇(NH3)nH (n=1～8)的可能的几何构型进行了结构优化,得到了该系列团簇的稳定结构及其对应的总能量.结果表明,氨质子化团簇的稳定结构是质子与一个氨分子结合形成一个NH 4离子核,其它氨分子通过氢键作用形成氨链后与该离子核的四个氢以氢键结合形成的,它们之间的结合力均为中强氢键.另外,我们还利用能量的二阶差分理论对团簇的稳定性进行了研究,并计算了团簇的平均束缚能,发现随着团簇尺寸的增大,团簇的平均束缚能逐渐减小.     

苯酚-水团簇C_6H_5OH(H_2O)_n(n=1-6)结构与电子性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论,在B3LYP/6-31+G(d, p)基组水平上对苯酚-水团簇C_6H_5OH(H_2O)_n(n=1-6)的可能构型进行全优化,得到了团簇的稳定结构;在B3LYP/6-311++G(d, p)基组水平上计算得到了各团簇构型的总能量和结合能,结果显示,在团簇尺寸较小(n≤5)时,团簇C_6H_5OH(H_2O)_n的最稳定结构为平面的环状结构,团簇尺寸较大(n5)时,团簇C_6H_5OH(H_2O)_n的最稳定结构为三维立体结构.通过对团簇结合能的二阶差分、最高占据轨道与最低空轨道之间的能隙、费米能级和电离能的分析发现,团簇C_6H_5OH(H_2O)_2的最低能量结构具有较高的稳定性,可能具有幻数结构.     

液态金属凝固过程原子团簇结构表征的新方法（英文）

采用分子动力学方法对液态金属钠的凝固过程进行了模拟计算,运用团簇结构表征新方法――团簇类型指数法(CTIM)对凝固过程中的团簇结构进行了识别.为了阐明CTIM在识别团簇结构上的准确性和效率,将其与广为采用的Voronoi多面体方法 (VPM)进行比较.结果表明:当采用CTIM和VPM分别对液态金属钠凝固结构中的原子团簇结构进行表征时,它们所得到的微观结构特征是一致的.非晶态结构中,原子团簇类型的分布呈现明显的区段特征,每一区段都存在一种主要团簇类型,它们分别是二十面体或其缺陷结构.晶体结构中,体系形成以BCC团簇为主体的晶态结构.同时发现,VPM不易区分不同团簇构型之间的细微差别,不同构型的原子团簇可能被归为同种结构类型;而CTIM根据近邻原子之间相对位置关系,直接准确描述原子团簇的构型.不但由CTIM分析获得的凝固体系结构特征与VPM的分析结果一致;而且CTIM抓住了体系微观结构特征的主要方面,简化了团簇结构的表征形式,这在大尺度模拟体系的结构分析中将具有较高效率.     

Mon(n=2~10)团簇结构和性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论下的广义梯度近似(Generalized Gradient Approximation, GGA)方法对Mon (n=2~10) 团簇的直线结构、平面结构和立体结构分别进行优化和分析. 结果表明仅直线结构具有双原子对结合趋势, 且偶数团簇比相邻奇数团簇稳定; 平面结构中奇数原子团簇锯齿状较稳定, 偶数原子团簇以多边形较稳定; 立体结构在所有维度中最稳定. 对团簇总磁矩的分析表明直线结构偶数团簇磁矩淬灭, 奇数团簇具有较大的反磁矩; 基态结构中仅Mo3和Mo8有2μB的磁矩. 基态结构的二阶能量差分、垂直电离势和能隙均表明Mo5为幻数团簇, 并分析了其热力学性质.     

(LiN3)n(n=1～2)团簇结构与性质的密度泛函研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对(LiN3)n(n=1～2)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、成键特性和电荷布局等性质进行了理论研究.结果表明,LiN3团簇最稳定构型为直线构型;(LiN3)n(n=1～2)团簇中N-N键长在0.1146～0.1203nm之间,N-Li键长在0.1722～0.1987nm之间;团簇中Li原子全部显正电性,越靠近Li原子的N原子负电性越强,在直线构型的N3-离子中,两端的N原子均具负电荷,而中心N原子具正电荷.     

InC_n~+(n=1-10)团簇的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论的B3LYP方法,在LANL2DZ水平上对碳基混合团簇InC_n~+(n=1—10)进行了系统研究,得到了这个团簇体系的最稳定几何构型以及基态结构的电子态、最低振动频率、总能量、自旋污染期望值、偶极距、转动常数等.计算结果显示:团簇的最稳定结构是In原子位于碳链末端的直线型构型;n为偶数的基态是三重态,除InC~+外,n为奇数的基态是单态.通过对增量结合能和能量二阶差分的计算和分析可以得出,随着团簇尺寸的增加,团簇的稳定性表现出强烈的奇强偶弱振荡规律.电离能的计算结果进一步证实了这种振荡规律的正确性.对系列团簇基态的磁性研究表明,团簇的磁矩随团簇尺寸的增加呈现出明显的奇弱偶强振荡规律.极化率的计算结果显示,极化率张量的平均值及各向异性不变量都随着团簇尺寸的增大而增大.     

原子团簇P10模型的理论计算

用分子图形学方法设计出２６种Ｐ１２模型,并对其进行了分子力学、ＰＭ３半经验量子化学和Ｈａｒｔｒｅｅ－Ｆｏｃｋ从头算优化。在Ｐ１０原子团簇模型设计中,磷原子采用一、二、三或四配位。大部分Ｐ１０的模型是在Ｐ９＾＋和Ｐ８的模型上分别增加、,２个原子生成的。这些模型包括１５种在势能面上局域极小点和１１种鞍点（或过流态）。从模型优化后的能量比较可知,２个四面体Ｐ４与１个Ｐ２通过４个单键连接的桥式结构最稳定。     

Structures, stabilities and ordering in Ni-Al nanoalloy clusters

A detailed study is made of the structures and relative stabilities of nickel and aluminium clusters and nickel-aluminium "nanoalloy" clusters, with up to 55 atoms, modelled by the many-body Gupta potential. Random search and genetic algorithms are used to find the lowest energy isomers (both geometrical and permutational). For the pure Al and Ni clusters, the lowest energy structures are identical for most nuclearities but different structures are found for clusters with 15-18 atoms -- the Al clusters having non-icosahedral structures. For these nuclearities, we investigate the effect of doping Al atoms into pure Ni clusters and vice versa, finding that the replacement of a single atom by a dopant atom is often sufficient to change the cluster geometry. The lowest energy isomers of nanoalloy clusters with the approximate composition "Ni₃Al" generally have structures based on icosahedral packing, though truncated octahedral (fcc packing) motifs are also observed. In agreement with previous studies, the atom ordering in the mixed Ni-Al clusters is found to depend on the maximization of the number of Ni-Al interactions, the minimization of the cluster surface energy, and atom size effects.Received: 17 January 2003, Published online: 17 July 2003PACS: 36.40.Mr Spectroscopy and geometrical structure of clusters - 61.46.+w Nanoscale materials: clusters, nanoparticles, nanotubes, and nanocrystals - 61.66.Dk AlloysM.S. Bailey: Present address: Department of Chemistry and Chemical Biology, Baker Laboratory, Cornell University, Ithaca, NY 14853-1301, USA.     

Al_nMg_m(n+m=6,7;m=1,2)团簇的稳定性与电子结构

用遗传算法结合经验势对AlnMgm(n+m=6,7;m=1,2)的低能结构进行全局搜索,用从头计算方法研究了其稳定性和电子结构.计算表明AlnMgm存在多个能量相近的异构体,在Al Mg团簇中Mg-Mg相互作用远弱于Al-Al作用,稳定结构中Mg原子倾向于形成更多的Mg-Al键.自然键轨道(NBO)电荷分析表明Mg向Al转移电子,Al原子上的电荷大小强烈依赖于相连的Mg原子个数.电子结构分析表明随着原子数目的增大,占据轨道能级略有降低,同尺寸下掺杂一个Mg时能级更低;Al Mg团簇的能隙约为5.30 e V.     

AlnMgm (n+m=6,7;m=1,2)团簇的稳定性与电子结构

用遗传算法结合经验势对AlnMgm(n+m=6,7; m=1,2)的低能结构进行全局搜索,用从头计算方法研究了其稳定性和电子结构。计算表明AlnMgm存在多个能量相近的异构体,在AlMg团簇中Mg-Mg相互作用远弱于Al-Al作用,稳定结构中Mg原子倾向于形成更多的Mg-Al键。NBO电荷分析表明Mg向Al转移电子,Al原子上的电荷大小强烈依赖于相连的Mg原子个数。电子结构分析表明随着原子数目的增大,占据轨道能级略有降低,同尺寸下掺杂一个Mg时能级更低;AlMg团簇的能隙约为5.30 eV。     

钒掺杂硫化锌团簇稳定性和磁性质研究

本文采用密度泛函理论研究了V原子单掺杂和双掺杂(ZnS)12团簇的几何结构和能量稳定性。我们考虑了三种掺杂方式：替代掺杂,外掺杂和内掺杂。单掺杂时,替代掺杂团簇是最稳定结构,而对于双掺杂,外掺杂团簇是最稳定结构。团簇磁矩主要来自V-3d态的贡献,4s和4p态也贡献了一小部分磁矩。由于轨道杂化,相邻的Zn和S原子上也产生少量自旋。结果显示V原子间的磁性耦合是短程相互作用。相邻V原子之间的磁性耦合由直接的V-V反铁磁耦合和两个V和S原子之间通过p-d杂化产生的铁磁耦合这两中相互作用的竞争来决定。     

(K3N)n(n=1,…,5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311G*水平上对碱金属氮化物(K₃N)_n(n=1,…,5)团簇各种可能构型进行几何结构优化,预测各团簇的最稳定结构,并对其成键特性、电荷分布、振动特性及稳定性进行分析研究.结果表明,随着n的增大,(K₃N)_n(n=1,…,5)团簇的最稳定结构逐渐由平面结构向空间立体结构转变,(K₃N)₄、(K₃N)₅团簇为类似晶体的层状结构;团簇中N原子的配位数以5、6较多见;团簇中N原子的平均自然电荷为-1.608e,K原子的平均自然电荷为+0.550e,K-N键为较强的离子键;(K₃N)₄团簇有相对较高的动力学稳定性.     

羟基水团簇OH~n(H_2O)_3(n=0,±1)的比较研究

使用粒子群优化算法结合从头算方法得到了羟基水团簇OH~n(H_2O)_3(n=0,±1)的低能结构,并对考虑零点能后最稳定的团簇的成键、分子轨道和红外性质进行了对比研究.对最高占据轨道进行键序分析表明:阴离子团簇中的外来电子占据了羟基中的氧原子的空轨道,自由基型团簇中的部分电子从水分子转移到了羟基上,阳离子团簇中形成了很强的氧氧键.对这些团簇的红外谱进行了计算和分析,这将为相关实验提供理论参考.     

Rh_nAl(n=1～6)团簇结构和磁性的研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了Rh_nAl(n=1～6)团簇的结构和磁性.结果表明:Rh(_n-1)Al和Rh_n(n=2～7)团簇结构是相似的,结合能随团簇尺寸变化趋势一致,原子间的s,p,d轨道杂化使得Rh_nAl团簇更加稳定.几乎所有Rh原子都是电子受体,Al-Rh键长越小.Rh原子得电子就越多.团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献,Rh原子的4d轨道磁矩是Rh原子磁矩的主要部分.Al原子失去的电子越多,则其磁矩就相对越小.     

Geometries,stabilities, and electronic properties analysis in In_nNi~((0,±1)) clusters: Molecular modeling and DFT calculations

Density functional theory(DFT) with the B3 LYP method and the SDD basis set is selected to investigate In_nNi,In_nNi~-, and In_nNi~+ (n = 1–14) clusters. For neutral and charged systems, several isomers and different multiplicities are studied with the aim to confirm the most stable structures. The structural evolution of neutral, cationic, and anionic In_nNi clusters, which favors the three-dimensional structures for n = 3–14. The main configurations of the In_nNi isomers are not affected by adding or removing an electron, the order of their stabilities is also nearly not affected. The obtained binding energy exhibits that the Ni-doped In_(13) cluster is the most stable species of all different sized clusters. The calculated fragmentation energy and the second-order energy difference as a function of the cluster size exhibit a pronounced even–odd alternation phenomenon. The electronic properties including energy gap(E_g), adiabatic electron affinity(AEA), vertical electron detachment energy(VDE), adiabatic ionization potential energy(AIP), and vertical ionization potential energy(VIP) are studied. The total magnetic moments show that the different magnetic moments depend on the number of the In atoms for charged In_nNi. Additionally, the natural population analysis of In_nNi~((0,±1)clusters is also discussed.     

RhnAl(n=1-6)团簇结构和磁性的研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了RhnAl(n=1~6)团簇的结构和磁性。结果表明：Rhn-1Al和Rhn (n=2~7)团簇结构是相似的,结合能随团簇尺寸变化趋势一致,原子间的s,p,d轨道杂化使得RhnAl团簇更加稳定。几乎所有Rh原子都是电子受体,Al-Rh键长越小,Rh原子得电子就越多。团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献,Rh原子的4d轨道磁矩是Rh原子磁矩的主要部分。Al原子失去的电子越多,则其磁矩就相对越小。