Li_nC团簇的结构稳定性与振动光谱

基于光学材料中锂元素的含量对物质稳定性及光学性质的影响,利用Gaussian 03程序包,采用密度泛函理论中的B3LYP方法,在6-31G(d)水平上对光学材料LinC(n=1~9)团簇进行了结构稳定性及振动光谱的研究.结果表明:当n3时团簇的结构为三维立体结构,碳原子被俘获在锂原子笼内.除了Li2C外,其它团簇的体系基态都处于低电子态,当n为偶数时为单重态,n为奇数时为双重态.在团簇稳定性上,明显的奇偶振荡效应出现在能量的二阶差分和最高占据轨道与最低空轨道的能隙中.对于LinC,n为偶数的团簇比相邻的奇数团簇更稳定.碎片能量分析表明最有可能的团簇生长路径是在Lin-1C团簇上结合一个锂原子成为LinC团簇.LinC团簇的光谱落在指纹区域.随着锂原子数的增加,振动频率减小.当锂原子数为偶数时,基态结构的频率差是最小的,当锂原子数为奇数时,基态结构的频率差却是最大的.     

用密度泛函理论研究纳米级的硼簇Bn（n=13～20）的物理和化学性质

采用密度泛函理论B3LYP与6—311＋＋G方法研究了硼簇Bn（n=13～20）的电子和几何结构、总能量、结合能、谐波频率、点对称性、电荷分布、偶极矩、化学键以及最高分了占据轨道和最低分子占轨道能量差．此外,借助第一和第二能级差确定最稳定的硼簇尺寸．研究表明硼簇几乎所有的物理性质有尺寸依赖性,双环管状结构的B20具有最高平均结合能．内有一原子的二十面体结构的B13不具有稳定构型,这种结构转变为开放式笼状．B20出现二维到三维的结构转变．Mulliken分析表明电荷分布有x-z和y-z平面对称．硼簇的平面稳定性可以通过离域键（π键和σ键）以及多中心键来解释．     

BnTi(n=1-12)团簇的结构, 电子性质和磁性

利用密度泛函理论广义梯度近似方法得到了BnTi(n=1-12)团簇的基态结构, 并讨论了电子性质和磁性质. 结果表明, n≤5 时, BnTi 基态结构呈平面或准平面, n>5 时, Ti 原子倾向于与较多的B 原子成键而呈三维结构. 由二阶能量差分得出B3Ti, B5Ti, B10Ti 为幻数团簇. Mulliken 布居分析显示BnTi 团簇中电荷由Ti 原子向近邻B 原子转移且以共价键与离子键共存; 除BTi 磁矩为5 μB 外, 其余团簇磁矩处于0-2 μB 之间; 团簇总磁矩主要由Ti 原子的3d 轨道和个别B 原子提供. B3Ti和B7Ti 团簇中, B 原子表现为反铁磁性.     

Pt/Ce4O8团簇催化活性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算程序包VASP（Vienna ab-initio Simulation Package）,采用投影缀加平面波（Projector augmented wave,PAW）方法和具有三维周期性边界条件的超原胞模型,对Pt在Ce₄O₈团簇上的吸附特性进行了研究,结果表明Pt在Ce₄O₈团簇上的吸附作用很强,其吸附能大于Pt在CeO₂晶体表面的吸附能.所得吸附构型可分为三类:单键类,双键类和多键类.对其中最稳定吸附构型的电子结构分析表明:Pt的吸附诱导出了间隙态.该态距离费米能级很近,使Pt/Ce₄O₈团簇活性很强.Pt与Ce₄O₈团簇发生了部分电荷转移,从而使其中的一个Ce⁴⁺还原为Ce³⁺.这些结果有助于理解在纳米尺度范围内Pt与CeO₂的协同作用.     

Rh_nBe(n=1～7)团簇结构和磁性的密度泛函研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了Rh_nBe(n=1～7)团簇的结构和磁性.结果表明:在Rh_n团簇上附加一个Be原子后,对Rh_n团簇的结构影响不大,与Be原子相配位的Rh原子间的键长发生了不同程度的增大.Rh_nBe与Rh_n团簇的稳定性变化趋势相一致,但Rh_nBe团簇更加稳定.Be原子均失去电子,磁矩相对较小.与Be原子相配位的Rh原子均是电子受体.团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献;若Be原子呈正磁矩,则Rh_nBe团簇的总磁矩大于Rh_n团簇的磁矩,反之则小于Rh_n团簇的磁矩.     

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.     

Cu±13团簇几何和电子结构的密度泛函研究

借助遗传算法结合Gupta原子间相互作用势,本文采用密度泛函理论系统研究了带电Cu13±团簇的基态与低激发态的几何结构和电子结构,并与中性Cu13团簇的结果进行了对比.计算结果表明:对Cu13n(n=0,士1)团簇,高对称性几何构型在众多异构中无能量竞争性优势,团簇基态结构皆为非紧致低对称性结构,对Cu13-找到一种新的低对称性最低能结构;带电明显影响团簇结构稳定性,带电Cu13±团簇与中性Cu13团簇的结构稳定性序列显著不同;基态Cu13n (n=0,±1)团簇具有磁矩最小化效应,而其高对称性结构则有较大磁矩;计算所得Cu13团簇电离能及电子亲和势与实验结果相符.     

随机取向团簇自然气溶胶光学特性

利用离散偶极子近似法计算分析了随机取向团簇自然气溶胶(包含灰尘和海盐)在等效半径变化范围为0.01～2 m（波长为0.55 m时对应尺度参数为0.1～23)时的光学特性。通过考察成分和形状的影响,计算结果表明:成分对团簇自然气溶胶的散射、后向散射效率因子,不对称因子,以及米散射区范围内的消光效率因子的影响均较小,其中对尺度参数为9～23时的消光效率因子和尺度参数小于2.3时的不对称因子几乎没有影响;成分对瑞利散射区范围内的消光效率因子及吸收效率因子的影响相对较大。形状对团簇自然气溶胶在尺度参数小于0.7时的消光、吸收、散射效率因子及后向散射效率因子的影响可以不计;当尺度参数大于4.6时,粒子的内在对称性和表面的突变会带来明显的影响。另外,团簇自然气溶胶在米散射区内、尺度参数较大时,散射相函数有明显的后向散射加强效应。     

具有高能密特性的铝团簇氢化物

通过第一性原理计算得到了稳定的(AlH₃)_n的笼形结构.(AlH₃)_n笼形结构中的铝团簇骨架具有n个顶角,2n条Al-Al边,吸附的氢原子中有n个位于顶位,与Al原子形成共价键,2n个位于桥位,同铝原子一起构成了Al-H-Al 的笼形骨架. 以Al₁₂H₃₆的笼形结构为单元得到了(Al₁₂H₃₆)_n的链状结构,该链状结构与(AlH₃)_n的链状结构具有相同的链接方式. 同时Al₁₂H₃₆的热力学性质研究表明其可能成为一种高能密材料.     

CH2和CH3自由基吸附在Cun (n=1-6)团簇上C-H对称振动模式的软化

利用密度泛函理论中杂化泛函理论方法计算了CH₂和CH₃自由基吸附在Cu_n(n=1～6)团簇上时C?H对称伸缩振动模式的软化性质,结果表明,CH₂在Cun团簇上的吸附要比CH₃的吸附强. 计算得到的C-H键的振动频率与实验上测量的这两个自由基吸附在Cu(111)表面的结果符合得很好,随着团簇尺寸的增加,C-H对称伸缩振动频率的软化(红移)越来越大.