Fe掺杂ZnTe团簇结构和磁性质

本文采用第一性原理密度泛函理论系统的研究了Fe原子单掺杂和双掺杂(ZnTe)12团簇的结构和磁性质。我们考虑了替代掺杂和间隙掺杂。不管是单掺杂还是双掺杂,间隙掺杂团簇都是最稳定结构。团簇磁矩主要来自Fe-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Te原子上也产生少量自旋。最重要的是,我们指出间隙双掺杂团簇是铁磁耦合,在纳米量子器件有潜在的应用价值。     

石墨烯能带中的重叠矩阵效应:Tight-Binding方法在模拟中的研究

采用紧束缚方法计算了石墨烯的价带(π)和导带(π*),考虑了非正交基矢下重叠矩阵效应,重叠积分参量s越小,导带越靠近费米面,而价带越远离费米面.在重叠积分参量s≤0.1时,基本保持了原子在实际空间中重叠所引起的能带的改变,太大(s=0.4)则会导致物理上失效.计算了石墨烯的能态密度,在费米面ε=0处(对应Dirac点)的能态密度为零,并且在Dirac点附近呈线性变化.     

AMT在青铜器文物表面形成缓蚀膜的计算分析

利用密度泛函(DFT)、概念DFT、Electron Localization Function(ELF)和Fukui函数中的亲电反应函数及Multiwfn软件,在B3LYP/6-311+G(d,p)基组水平上研究了5-氨基-2-巯基-1,3,4-噻二唑[AMT(a)]及其同分异构体[AMT(b)]和四面体型配合物i Thiol-Cu-2AMT的几何构型和反应特性.通过计算研究发现,首先AMT(b)与青铜器表面的Cu2+形成平面型配合物i Thiol-Cu后再与AMT(b)相互作用,并最终形成不规则的四面体型i Thiol-Cu-2AMT.在i Thiol-Cu-2AMT中Cu19能与AMT(b)中的亲核性原子有效地结合,形成四面体结构后将Cu19离子保护起来,达到了保护青铜器不受腐蚀的目的;对i Thiol-Cu-2AMT结构中的活性位置分析及ELF拓扑研究后发现,在i Thiol-Cu-2AMT中N6、N15、S26和S35原子又可以与其它的Cu2+相互作用,逐步形成配位型聚合物保护膜[i Thiol-Cu-2AMT]n.     

密度泛函理论研究KB_n(n=1-9)团簇的结构和性质

在密度泛函理论的框架下,采用广义梯度近似(GGA)研究了KB_n(n=1-9)团簇的基态几何结构,系统计算了平均结合能Eb、二阶能量差分△2E、劈裂能D(n,n-1)、最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)之间的能隙,研究表明:KB_n(n=1-9)团簇,随着团簇尺寸的变化,其稳定性逐渐增强,其中KB_3和KB_5为幻数团簇;KB_n(n=1-9)团簇的能隙随团簇总原子数的增加呈现振荡变化,态密度分析得到能隙振荡变化的原因是团簇带隙的差异.     

Rh的芳基化合物与含氮芳基卤代物交叉偶联反应机理研究

利用密度泛函理论(DFT)研究了Rh的芳基化合物与含氮芳基卤代物交叉偶联过程催化循环的微观反应机理.在B3LYP/6-31+G(d)基组水平上(Rh、I采用了赝势基组Lan L2DZ)优化了反应过程中所有化合物的几何构型并计算了频率,通过能量、频率和振动方式确定了中间体和过渡态的真实性.此外,在同等基组水平上还运用了分子中的原子理论讨论了成键临界点的电荷密度的变化,运用了自然键轨道理论讨论了键的性质与轨道间的相互作用.为了提高计算精度,在6-311++G(d,p)基组水平上计算了反应机理中所有物质在气相及溶剂化下的单点能,得到与6-31+G(d)基组计算相同的结论 .结论表明Rh(Ⅰ)起到了有效的催化作用,且计算所得结论与实验结果相符合.     

立方相Ag_3PO_4(111)面原子几何及弛豫结构的第一性原理计算

采用平面波超软赝势方法研究了立方相Ag_3PO_4(111)面的表面能和表面原子弛豫结构.首先对Ag_3PO_4(111)面的八种不同原子终止结构的体系总能量进行计算,结果表明B种表面模型被证实为最稳定的(111)面原子几何结构.针对该表面结构,探讨了表面能和原子弛豫与模型中原子层数和真空厚度的关系,当原子层数为24层,真空厚度为0.6 nm时,表面能收敛于1.41 J/m2(LDA-CAPZ)和1.39 J/m2(GGA-PBE).表面原子弛豫后,表面两个三配位的Ag原子均向里移动,超过0.06 nm,而表面次层的O原子则均向外移动约0.0042 nm,导致弛豫后暴露在最表面的是O原子,同时表面原子的核外电子向表面内部发生转移,结构趋于稳定.这些结果为进一步深入研究Ag_3PO_4表面的光催化活性起源提供理论支持.     

Be，C双受主共掺杂实现P型AlN的第一性原理研究

基于密度泛函理论 Density Functional Theory 的第一性原理平面波超软赝势方法USPP,首先对Be、C掺杂AlN的晶格结构进行优化,得到其稳定结构．然后对Be、C掺杂AlN的晶格参数、结合能、能带结构、电子态密度和电荷集居数进行了详细地计算和分析．计算结果表明：Be-2C共掺杂AlN的构型具有更稳定的结构,能使受主能级变宽、非局域化特征明显．因此,Be-2C共掺杂AlN有望成为一种更稳定高效的p型掺杂手段．     

第一性原理研究掺杂及未掺杂(TiO2)3团簇的电子性质

为了研究金属掺杂团簇时带隙的变化趋势,本文用Cr, Mo, V, Nb四种元素掺杂 (TiO2)3团簇,并用密度泛函理论下的广义梯度近似（GGA）方法计算。不同掺杂位置的结果表明最好的掺杂位置是3-配位的钛位置。所有掺杂后(TiO2)3团簇的HOMO-LUMO带隙都要比未掺杂时要小,对应高能区态密度峰值左移0.1eV;HOMO的电子云分布主要占据了氧原子的位置,当掺杂团簇被激发时,电子从末端氧原子位置跃迁到掺杂原子。此外,我们进一步的计算表明Cr和Mo是降低(TiO2)3团簇带隙较好的掺杂元素。为了进一步的研究掺杂(TiO2)3团簇的性质以及它在光催化,清洁能源等方面的应用,还需要我们进行实验和理论相结合的研究。     

浓度对Co掺杂ZnO的影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝式方法,详细研究了本征Zn O和Co掺杂Zn O的电子结构和光学性质.计算结果表明,Co掺入Zn O后,Co的大部分3d电子位于费米能级附近,O的2p轨道电子发生分裂,并进入费米能级与Co的3d电子发生杂化,价带电子向低能级端移动,带隙变大,但随掺杂浓度的增大这种现象并不明显.另外Zn O掺Co后,由于Co的3d电子的引入,使得吸收谱中出现新的吸收峰,并发生蓝移现象,这与实验得到的结果相一致;静态介电常数明显增大,但随掺杂浓度的增大基本保持不变.     

电场中MgO分子吸附H_2的理论研究

研究电场中MgO分子与H_2的相互作用是探索MgO材料储氢性能的基础.在B3LYP/6-31G**水平上研究了电场中H2在MgO分子上的吸附行为.结果给出电场中单个H_2在Mg/O上的吸附能由无电场时-0.021/-0.099eV提高到场强为0.005a.u.时的-0.037/-0.139eV.H2吸附在O离子上时,电场效应更显著.电场中MgO分子最多能吸附10个H_2,相应的质量密度达33wt%.表明电场诱导MgO材料吸附H_2是一种具有潜力的储氢方法.通过电子结构分析讨论了电场中MgO分子储氢的机理.