MC20F20(M=Li,Na,Be和Mg)几何结构和电子性质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MC20F20(M=Li,Na,Be和Mg)的几何结构和电子性质进行了计算研究.几何结构研发现:随着内掺原子序数的增加,金属原子M对C20F20中的C-C键的影响越来越大,而对C-F键的影响甚微.掺杂能计算表明:MC20F20的掺杂能均为负值,需要在一定的实验条件下才能被合成.内掺碱金属和碱土金属分别产生了两类截然不同的能隙和磁性.其中,内掺碱金属的能隙非常小,且带有1μB的净磁矩,表现出磁性;而内掺碱土金属的能隙比C60的能隙还大,净自旋为0,表现出非磁性.     

密度泛函理论计算内掺氢分子富勒烯H2＠C60及其二聚体的几何结构和电子结构

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,简称GGA),对内掺氢分子富勒烯H₂＠C₆₀及其二聚体的几何结构和电子结构进行了计算研究.发现无论是在H₂＠C₆₀单体,还是在其二聚体中,氢倾向以分子形式存在于碳笼中心处,且在室温下氢分子可以做自由旋转.电子结构分析表明,氢分子掺入到C₆₀和C₁₂₀中,仅对距离费米能级以下-8eV至-5eV能级处有一定的贡献,其他能级的分布和能隙几乎没有变化. 关键词： 几何结构 电子结构 密度泛函     

C60富勒烯-巴比妥酸及其二聚体几何结构和电子结构的密度泛函计算研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似,对C₆₀富勒烯-巴比妥酸及其二聚体的几何结构和电子结构进行了计算研究.发现：C₆₀富勒烯-巴比妥酸只有一种稳定结构,且掺杂巴比妥酸基团对C₆₀分子构型的影响是局域的.C₆₀富勒烯-巴比妥酸的二聚体有三种同素异构体,分别以［6,5］—［6,5］,［6,6］—［6,5］和［6,6］—［6,6］三种方式键合,从能隙大小顺序和总能相对大小来看,［6,6］—［6,6］结构最为稳定.电子结构方面,在C₆₀富勒烯-巴比妥酸单体中,Donor-Acceptor电荷转移体系为C₆₀富勒烯-巴比妥酸,即电荷是从C₆₀向巴比妥酸转移.由前线轨道和自旋布居数得知,C₆₀富勒烯-巴比妥酸单体很好地保留了C₆₀的电磁性质,但稳定性下降,易发生二次加成反应形成二聚体.对于C₆₀富勒烯-巴比妥酸二聚体,Mulliken电荷分析显示,在加成四元环处的碳原子分别得到0104e和0106e电荷,而与它们邻近的碳原子则失去电子,带有正电荷,且距加成位置越近的碳原子失去的电荷越多.在远离加成位置处,碳原子的净电荷变化相对较小.与单体152eV能隙相比,二聚体中的能隙为1.45eV.其前线轨道分布与单体相比,最高占据轨道几乎未变,但最低未占据轨道发生了很大变化. 关键词： 几何结构 电子结构 密度泛函     

Quasi-classical trajectory study of the isotope effect on the stereodynamics in the reaction H（2S） + CH（X2Π;u= 0,j= 1） → C（1D） + H2（X1Σg+）

The isotope effect on the stereodynamic properties in the title reaction is investigated by a quasi-classical trajectory(QCT) method on the 11A potential energy surface at a collision energy of 23.06 kcal/mol. The angular distributions P(θr),P(φr), P(θr, φr), and the polarization-dependent generalized differential cross sections are calculated, which demonstrate the observable influences on the rotational polarization of the product by the isotopic substitution of H with D.     

C_(56)X_(10)(X=F,Cl,Br,I)的结构稳定性和电子性质

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA)方法对C56X10(X=F,Cl,Br,I)的结构稳定性和电子性质进行了计算研究.结构稳定性计算表明:对于C56X10(X=F,Cl,Br,I),能隙、反应热、最大振动频率和最小振动频率都随着X原子序数的增加而减小,表明C56X10(X=F,Cl,Br,I)的稳定性随着X原子序数的增加而逐渐降低,其中C56F10最为稳定.前人在实验上已成功合成出C56Cl10,因此,我们推测C56F10有望在实验上成功合成.前线轨道计算发现,C56相邻的五边形公共顶点以及两个六边形-五边形-六边形公共顶点是笼子中化学活性最强的部位,有利于卤族元素的外部吸附.此外,计算结果还显示,C56X10(X=F,Cl,Br,I)的电负性随着X原子序数的增大而逐渐减弱,C—X基团的电负性因位置的不同而不同.     

Density functional calculations on the geometric structure and properties of the 3d transition metal atom doped endohedral fullerene M@C20F20（M=Sc-Ni）

This paper uses the generalised gradient approximation based on density functional theory to analyse the geometric structure and properties of the 3d transition metal atom doped endohedral fullerene M@C20F20(M=Sc-Ni).The geometric optimization shows that the cage centre is the most stable position for M,forming the structure named as M@C 20 F 20-4.The inclusion energy,zero-point energy,and energy gap calculations tell us that Ni@C 20 F 20-4 should be thermodynamically and kinetically stablest.M@C 20 F 20-4(M = Sc-Co) possesses high magnetic moments varied from 1 to 6 μ B,while Ni@C 20 F 20-4 is nonmagnetic.The Ni-C bond in Ni@C 20 F 20-4 contains both the covalent and ionic characters.     

内掺过渡金属富勒烯衍生物Ni@C20H20几何结构、成键和电磁性质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对Ni@C20H20的几何结构、成键和电磁性质进行密度泛函计算研究.结构优化发现位于偏离笼子中心三种位置处的Ni原子优化之后均回到笼子中心.结合能和能隙分析表明C20H20的中心位置是Ni原子热力学和动力学最稳定的位置.成键分析表明:Ni原子位于C20H20中心时,和C原子之间几乎没有相互作用,保持自己的孤立状态.电磁分析表明:原子磁矩为2μB的Ni原子内掺到C20H20中心后磁性完全猝灭,而本来无磁性的笼子由于与Ni原子之间没有发生电子转移仍然无磁性.     

X@C20F20(X=He,Ne,Ar,Kr)几何结构和 电子结构的理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似, 对X@C₂₀F₂₀(X=He, Ne, Ar, Kr)几何结构和电子结构进行了计算研究. 几何结构优化发现: 惰性气体原子X内掺到C₂₀F₂₀笼后, 均稳定于碳笼中心, 随着内掺X原子序数的增大, X原子对C₂₀F₂₀笼的影响越来越大. 能隙、内掺能和振动频率计算表明: 内掺X原子使得C₂₀F₂₀的稳定性得到了显著提升, X@C₂₀F₂₀(X=He, Ne, Ar, Kr)都具有良好的稳定性, 并且随着X原子序数的增大, 其稳定性也基本呈现逐渐增强的趋势. 电子结构研究发现: X原子对X@C₂₀F₂₀费米能级附近的占据轨道基本没有贡献, 而对其未占据轨道贡献较大. 计算还发现: 在X@C₂₀F₂₀中, He 和Kr分别从C₂₀F₂₀的C 笼上获得了0.126和0.271个电子, 而Ne和Ar却分别向C笼转移了0.060和0.012个电子. 由此可见: X原子与C原子之间都发生了电荷转移, C笼上的C原子与惰性气体原子X间形成了一定的离子键.     

从势能到扫描隧穿显微镜

以“势能及机械能守恒”教学内容为例，介绍如何将现代科学知识与技术引进到“大学物理”教学中，以达到拓展学生视野，丰富“大学物理”授课内容，为学生架起了一座联系经典物理与量子物理的桥梁．     

Geometric and Electronic Properties of Highly Fluorinated Fullerene C74F38

Geometric and electronic properties of highly fluorinated fullerene C74F38 have been studied using the density functional theory at BLYP level with the double numerical atomic orbital basis sets with polarization functions （DNP）. The optimized geometry of C74F38, quite different from that of C74, turns into a pronounced hexahedron shape because the six stabilizing isolated benzenoid rings tend to be as far apart as possible. The HOMO-LUMO energy gap and the binding energy of C74F38 indicate that C74F38 is not only kinetically but also dynamically stable. The shorter F-C bond lengths together with the analysis of the density of states and the Mulliken populations indicate that the F-C bonds in C74F38 have both covalent and ionic characters. The Mulliken populations show that the fluorine atoms obtain about 10 electrons from the C74 cage.