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.     

MnxSny(x=2,3,4; y=18,24,30)团簇几何结构的密度泛函研究

采用密度泛函方法,研究了Mn_xSn_y(x=2,3,4; y=18,24,30)团簇的几何结构. 发现Mn_xSn_6x+6(x=2,3,4)倾向于形成 Mn 原子内掺入D_3d Sn团簇单笼结构,即Mn₂Sn₁₈, Mn₃Sn₂₄ 和Mn₄Sn₃₀.而Mn_xSn_6x+12(x=2,3)则倾向于形成由两个小笼连接 而成的双笼结构,即MnSn₁₂-MnSn₁₂ 和MnSn₁₂-Mn₂Sn₁₈.因此,可望通过控制掺杂Mn 原子的数量来组装成不同结构的Mn_xSn_y一维纳米线.     

Au_7团簇吸附O_2和CO及其对CO的催化反应机理研究

本文采用密度泛函理论,研究了Au_7团簇催化CO的氧化反应机理.研究发现,二维平面结构的Au_7团簇更容易吸附CO和O_2分子. Au_7团簇吸附一个O_2分子的吸附能为0.64 eV,但在吸附多个O_2分子时,平均吸附能有了明显的下降,表明Au_7团簇进行多吸附O_2分子的可能性不大. Au_7团簇吸附一个CO分子的吸附能为1.26 eV,且在吸附多个CO分子时,平均吸附能虽有减少,但减小的幅度不大,说明Au_7团簇有可能吸附多个CO分子.此外,在Au_7团簇催化CO的氧化反应过程中,整个反应克服的最高势垒仅为0.34 eV,说明Au_7团簇有望成为良好的CO氧化催化剂.     

Au2Ag和AuAg2团簇对CO催化氧化反应的理论研究

本文采用密度泛函理论,对Au₂Ag和AuAg₂团簇催化CO的氧化反应机理进行了系统的研究.对CO+O₂→CO₂+O和CO+O→CO₂两个氧化反应,文中分别讨论了ER反应机理和LH反应机理,结果发现在CO+O₂反应中倾向于LH反应机理,而在CO+O反应中则倾向于ER反应机理.此外,在完整的CO氧化反应中,Au₂Ag团簇两个催化氧化反应过程中的势垒都很低,说明其有望成为良好的CO氧化催化剂.     

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1μ_B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. 关键词： 富勒烯 几何结构 电子结构 密度泛函     

富勒烯衍生物C60（CF3）n（n=2，4，6，10）几何结构和电子性质变化规律的密度泛函研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对C₆₀（CF₃）_n （n=2,4,6,10）几何结构和电子性质的变化规律进行了计算研究.发现在C₆₀（CF₃）₄可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p p p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定;在C₆₀（CF₃）₆可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p p p m p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定.对C₆₀（CF₃）₂,C₆₀（CF₃）₄,C₆₀（CF₃）₆和C₆₀（CF₃）₁₀四种加成衍生物的几何结构分析可知：随着CF₃加成个数的增加,C₆₀中的C—C平均键长逐渐变大,笼子与CF₃之间连接键C_C60—C_CF3逐渐变大.对它们的电子结构分析可知,随着CF₃加成数目的增多,反应热几乎是线性增加.而C₆₀（CF₃）_n（n=2,4,6,10）分子的平均反应热在n=6处为极大值,说明C₆₀（CF₃）₆应该是最容易得到的加成产物.由Mulliken电荷可知,加成的CF₃个数越多,CF₃与笼子的相互作用也就越强,每个CF₃转移到笼子上电荷数也就越多.C₆₀（CF₃）_n的自旋聚居数分布表明它们均为闭壳层结构.最后,从CF₃对分子的前线轨道贡献可知,四种分子的得电子情况和失电子情况均发生在碳笼本身,并不随着CF₃个数的增加而发生明显的改变. 关键词： 60（CF₃）_n （n=2')" href="#">C₆₀（CF₃）_n （n=2 10） 几何结构和电子性质 密度泛函     

Density Functional Calculation of the 0.5ML-Terminated Allyl Mercaptan/Si（100）-（2 × 1） Surface

The structural and electronic properties of the 0.5 ML-terminated allyl mercaptan （ALM）/Si（IO0）-（2 x 1） surface are studied using the density functional method. The calculated absorption energy of the ALM molecule on the 0.5 ML-terminated ALM/Si（IO0）-（2 x 1） surface is 3.36eV, implying that adsorption is strongly favorable. The electronic structure calculations show that the ALM/Si（IO0）-（2 x 1）, the clean Si（100）-（2 x 1）, and the fully-terminated H/Si（IO0）-（2 ~ 1） surfaces have the nature of an indirect band gap semiconductor. The highest occupied molecular orbital is dominated by the ALM, confirming the mechanism proposed by Hossain for its chain reaction.     

基于La_(1.4)Ca_(1.6)Mn_2O_7结构、电输运及磁性研究(英文)

我们制备了名义成分是La1.4 Ca1.6 Mn2 O7的多晶样品,并且研究了它的结构、磁性和电性.利用Rietveld方法对X射线衍射数据进行精修的结果表明,该La1.4 Ca1.6 Mn2 O7是由钙钛矿锰氧化物La0.66 Ca0.34 MnO3和氧化钙CaO组成的复相混合物.其中,La0.66 Ca0.34 MnO3占相成分的大部分,而CaO占小部分.我们对比了该名义组分样品La1.4 Ca1.6 Mn2 O7和La0.7 Ca0.3 MnO3的铁磁居里转变温度和绝缘体-金属转变温度,结果表明该La1.4 Ca1.6 Mn2 O7的磁输运性质是由其中的钙钛矿相成分决定的.所有的这些结果表明,名义组分样品La1.4 Ca1.6 Mn2 O7实际上并没有形成所谓的Sr3Ti2O7型的双层结构,而实际形成的是以钙钛矿结构作为主相的复相混合物.     

笼状Au$lt;sub$gt;20$lt;/sub$gt;内掺$lt;i$gt;M$lt;/i$gt;$lt;sub$gt;13$lt;/sub$gt;($lt;i$gt;M$lt;/i$gt;=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—0.05 nm误差范围内保持着I_h对称性.Fe₁₃团簇最低能态的总磁矩为44 μ_B,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38 μ_B,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6 μ_B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4 μ_B,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6.81 μ_B和2.88 μ_B. 关键词： 几何结构 磁性 密度泛函理论     

尿嘧啶核苷酸阴离子液相中的过电子附着和电离

本文采用QM/MM方法研究液相尿嘧啶核苷酸阴离子的过电子附着和电离过程. 从分子动力学模拟的轨线抽取了40个采样结构,并计算了在这些采样点的垂直电子亲合势、绝热电子亲合势、垂直电子剥离能、垂直电离能和绝热电离能,分析了过电子附着和电离过程中的过电子及空穴分布. 模拟的垂直电子亲合势和绝热电子亲合势的平均值分别为-0.31 eV和2.13 eV,表明过电子很容易附着到尿嘧啶核苷酸阴离子上. 在尿嘧啶碱基上,垂直和绝热过电子分布的平均值分别为-0.50 eV和-0.62 eV,证明大多数的过电子局域在尿嘧啶碱基上. 双阴离子结构弛豫后,在几个抽样中发现过电子分布也可能会在碱基/糖环或者糖环/磷酸根上非局域化. 2.78 eV的垂直电子剥离能平均值表明,过电子附着后形成的尿嘧啶核苷酸双阴离子非常稳定. 液相尿嘧啶核苷酸阴离子的垂直电离能平均值为8.13 eV,与以前采用溶剂模型模拟的结果一致. 电离中,空穴主要分布在尿嘧啶碱基上,表明其最容易被电离. 在垂直电离中,几个抽样下的空穴会非局域分布在尿嘧啶碱基和糖环上. 绝热的空穴分布表明,在特定结构下,电离后的结构弛豫会导致磷酸根上电子和碱基上空穴转移到糖环上.