铍团簇Bem（n—2—55）的基态能量,结构及其拓扑性质

采用一种第一性原理多体势来描述团簇Ｂｅｎ中原子之间的相互作用,用模拟自然界生物进化方法系统地优化计算了Ｂｅｎ团簇（ｎ＝２－５５）的基态能量和几何结构,分析了其拓扑性质,总结了能量和结构随原子数目的变化规律,并将得到Ｂｅｎ的结果和长程Ｍｏｒｓｅ势所获这的金属团簇Ｍｎ,以及Ｌｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅｓ势所描述的惰性气体团簇ＬＪｎ进行了比较     

铍小团簇的基态能量、结构及其拓扑性质

采用一种1988年得到的第一性原理多体势来描述团簇Be_n中原子之间的相互作用,用模拟自然生物进化的方法系统地优化计算了Be_n团簇(n=2—25)的基态能量和几何结构,分析了其拓扑性质,总结了能量和结构随原子数目的变化规律,并将得到的Be_n的结构和长程Morse势所描述的金属团簇M_n,以及Lennard-Jones势所描述的惰性气体团簇LJ_n的结构进行了比较分析.结果表明：在n=2—25的尺寸范围内 关键词：     

模拟进化法优化Si和Be的团簇结构

模拟生物进化的机理，建立了优化团簇结构的理论程序，并对Ｓｉ和Ｂｅ团簇结构进行了优化计算。并成功地得到了用其它方法已发现的团簇基态结构，还发现了用其它方法尚未得到的团簇基态结构；所得到的团簇基态能量等于或小于已发表的用其它方法所得到的相应团簇的基态能量，说明此方法对于优化团簇基态结构是可行和有效的。     

模拟进化法Si和Be的团簇结构

模拟生物进化的机理，建立了优化团簇结构的理论程序，并对Ｓｉ和Ｂｅ团簇结构进行了优化计算。并成功地得到了用其它方法已发现的团簇基态结构，还发现了用其它方法尚未得到的团簇基态结构；所得到的团簇基态能量等于或小于已发表的用其它方法所得到的相团簇的基有量，说明此方法对于优化团簇基态结构是可行和有效的。     

Ni_n(n=2～20)团簇的结构

使用经验势和遗传算法 (GeneticAlgorithm) ,得到了Nin(n =2～ 2 0 )团簇的平衡结构和束缚能。对于小的团簇 (Ni2 ～Ni6) ,所得到的结果与基于第一性原理密度泛函的计算相一致。结果表明 ,团簇的结构不同于块体且随尺度发生引人注日的变化。每原子平均束缚能Eb 随尺度单调增长。根据过渡金属团簇表面原子配位数与电离势 (IP)的一个解析表达式计算所得的电离势与实验结果基本一致。由基态能量对分裂途径(FragmentationChannels)的分析表明 ,失去二聚体 (Dimer)在能量上是优先的。同时将计算所得的结构与Nin团簇吸收N2 的实验所推得的结构进行了比较     

Nin(n=2～20)团簇的结构

使用经验势和遗传算法(Genetic Algorithm),得到了Nin(n=2～20)团簇的平衡结构和束缚能.对于小的团簇(Ni2～Ni6),所得到的结果与基于第一性原理密度泛函的计算相一致.结果表明,团簇的结构不同于块体且随尺度发生引人注日的变化.每原子平均束缚能Eb随尺度单调增长.根据过渡金属团簇表面原子配位数与电离势(IP)的一个解析表达式计算所得的电离势与实验结果基本一致.由基态能量对分裂途径(Fragmentation Channels)的分析表明,失去二聚体(Dimer)在能量上是优先的.同时将计算所得的结构与Nin团簇吸收N2的实验所推得的结构进行了比较.     

支撑Co团簇熔化行为的分子动力学模拟

运用分子动力学结合退火方法,模拟研究了所含原子数介于400～20000之间的自由及支撑Co团簇的熔化行为.模拟中团簇Co原子间相互作用采用半经验的Gupta多体相互作用势.讨论了不同衬底势(Lennard-Jones势与Morse势)对支撑团簇熔化行为的影响.结果表明:对于给定原子数目的支撑Co团簇,在衬底势强度相同时,两种衬底势下对支撑团簇熔点及预熔化区间给出了一致的描述;随衬底势强度增加,支撑团簇熔点升高,且两种衬底势所描述的支撑Co团簇也类同于自由Co团簇都表现出较好的熔点与尺寸依赖的线性关系.     

密度泛函理论研究MgnOn(n=2—8)团簇的结构和电子性质

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对MgnOn(n=2-8)团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率和电子性质进行了计算.结果表明,当n=2,3时,团簇的最低能量结构是平面结构;当n≥4时.团簇的最低能量结构可以看成是由Mg2O2和Mg3O3单元组成的三维结构.O-Mg-O的钝角和较多的电荷转移对团簇的稳定性起着重要的作用.随着团簇尺寸的增大,转移的电荷逐渐增加,转移的电荷量有达到块体中电荷值的趋势.团簇的垂直电离势、亲和势和最高已占据轨道与最低未占据轨道的能隙表明,Mg3O3和Mg6O6是稳定的团簇.     

密度泛函理论的不同方法研究小钨团簇的结构与稳定性

分别利用密度泛函理论的LSDA方法 和B3LYP 方法在有效核势基组(LanL2DZ)水平上系统地研究了Wn(n=2―14)团簇的结构和稳定性. Wn(n=2―14)团簇全局能量最小的最稳定结构被确定. 结果表明：在所讨论的尺寸范围内,LSDA方法比B3LYP 方法得到的平均结合能与一阶能量差分高;大部分Wn团簇在两种方法计算下具有相同的几何结构. 两种方法计算结果均表明：除了W3自旋多重度为3重态外,其余尺寸团簇的自旋多重度均为单重态; n=7的最低能量结构为双戴帽五边环,而非正十面体,n=8—10为笼型结构,n=11—14为扁长型结构. 综合平均结合能、一阶能量差分和二阶能量差分,两种计算方法均表明Wn(n=2―14)团簇具有相同的幻数序列(2, 6, 9 和 13).     

密度泛函理论的不同方法研究小钨团簇的结构与稳定性

分别利用密度泛函理论的LSDA方法和B3LYP 方法在有效核势基组(LanL2DZ)水平上系统地研究了Wn(n=2-14)团簇的结构和稳定性.Wn(n=2-14)团簇全局能量最小的最稳定结构被确定.结果表明:在所讨论的尺寸范围内,LSDA方法比B3LYP 方法得到的平均结合能与一阶能量差分高;大部分Wn(n=2-14) 团簇在两种方法计算下具有相同的几何结构.两种方法计算结果均表明:除了W3自旋多重度为3重态外,其余尺寸团簇的自旋多重度均为单重态;n=7的最低能量结构为双戴帽五边环,而非正十面体,n=8-10为笼型结构,n=11-14为扁长型结构.综合平均结合能、一阶能量差分和二阶能量差分,两种计算方法均表明Wn(n=2-14)团簇具有相同的幻数序列(2,6,9 和 13).     

Cu13团簇几何和电子结构的密度泛函研究

利用遗传算法结合Gupta原子间相互作用势,采用密度泛函理论,系统研究了带电 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团簇进行了对比．计算结果表明：对 Cu13（中性及带电）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 负电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 Cu13（中性及带电）团簇的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．     

金镉混合纳米团簇的结构布局和电子性质的理论研究

采用基于密度泛函理论的Dmol~3模拟软件包对Au_nCd_n(1≤n≤6)团簇的几何结构进行优化,并对其能量和电子性质进行了分析.结果表明:n=1-2,团簇的最低能量结构是平面结构;n=3-6,结构为三维立体结构.随着团簇尺寸的增加,团簇的平均结合能呈上升趋势.最高占据轨道和最低未占据轨道之间的能隙,电子亲和势,和电离势呈现明显的奇偶变化,团簇的幻数为n=2,4,6.     

金镉混合纳米团簇的结构布局和电子性质的理论研究

采用基于密度泛函理论的Dmol3模拟软件包对AunCdn(1≤n≤6)团簇的几何结构进行优化,并对其能量和电子性质进行了分析。结果表明：n=1-2,团簇的最低能量结构是平面结构;n=3-6,结构为三维立体结构。随着团簇尺寸的增加,团簇的平均结合能呈上升趋势。最高占据轨道和最低未占据轨道之间的能隙,电子亲和势,和电离势呈现明显的奇偶变化,团簇的幻数为n=2,4,6。     

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.     

基于内核构建的Cu-Au-Pd团簇稳定结构优化

具有特殊催化、磁性和化学活性的三元合金团簇已成为基础科学研究的热点问题.确定其稳定结构是研究团簇性质的重要前提.针对大尺寸Cu-Au-Pd团簇结构优化,提出了内核构建的方法改进了自适应免疫优化算法的效率(称为AIOA-IC算法).采用基于紧束缚势二阶矩近似的多体Gupta势函数来描述三元合金团簇原子间相互作用.为测试算法效率优化了原子数为60的Ag-Pd-Pt团簇稳定结构.结果显示新得到的结构比文献报道的团簇结构势能量值更低,由此可知AIOA-IC算法具有更强的势能面搜索能力.运用该算法研究了38及55原子Cu-Au-Pd团簇的稳定结构.所研究的38原子Cu-Au-Pd团簇包含了五折叠、六折叠和截角八面体结构,并且原子成分比例影响了团簇的结构类型.而55原子Cu-Au-Pd团簇均为完整二十面体结构,序列参数显示Cu,Au和Pd原子分层现象明显.对于147原子Cu_(12)Au_(93)Pd_(42)团簇完整二十面体结构,中心原子为Au,内层和次外层分别被12个Cu原子和42个Pd原子占据,最外层则被92个Au原子占满.通过原子半径及表面能分析了Cu,Pd和Au原子分别倾向于分布在内层、次外层和最外层的规律.     

Fen、Nin(n=2～100)团簇基态结构与能量的模拟淬火算法研究

采用Gupta多体势结合分子动力学模拟退火及淬火方法、分别求解了Fen及Nin(n=2～100)团簇的最低能几何结构及能量. 结果表明：在所研究尺寸范围内除少数团簇的结构不同外,两类团簇具有相似的基态几何结构,在两类团簇结构演化中皆存在类Ih、类Oh、类D5h和Ih&D5h互嵌套类构型之间的竞争;分析团簇二阶差分能和剩余能表明两类团簇共同的幻数序列为：n=13、19、23、38及55,不同处为Ni26及Fe75 也分别为相应体系幻数团簇．对两类团簇分析其平均最近邻原子间距及平均配位数均可给出幻数成因．在所研究团簇尺寸范围内二者平均结合能均表现出随团簇尺寸增大而总体增大的普遍趋势,但Ni团簇的能量演化明显快于Fe团簇,这与实验观测镍团簇磁性演化明显快于铁团簇是完全一致的．     

Cu偏析诱导Co团簇结构及性质异常的动力学模拟

采用分子动力学结合镶嵌原子势方法,模拟研究了Cu原子分别分布于基体Co团簇内层和表面构成Cu-Co合金团簇的结构和热力学性质,研究表明,相同数目的 Cu原子掺杂到基体中因掺杂层的不同,会诱导内层Co团簇和外层Co团簇结构、能量及熔点表现出巨大差异;Cu原子在团簇各层掺杂位置的差异,会导致原子向低能态位置偏移,但相对移动后后续原子的补位,使团簇结构随温度呈相对无扩散度相变;Cu原子由内层向表面偏析是内层Co团簇与相同原子数比例的外层Co团簇熔点产生巨大差异的主要原因.     

Ti_2B_n(n=1—10)团簇的结构与稳定性:基于从头算的研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法,结合从头算的CCSD(T)方法对Ti2B n(n=1—10)团簇的稳定性和电子性质进行了研究.发现两个Ti原子的掺杂导致B n团簇结构发生了根本性变化.随着n的增大,Ti2B n团簇结构生长非常规律.所有的最稳定结构都可看成双锥结构,并且两个Ti原子处在双锥结构的锥顶.根据二阶差分能量分析,得出Ti2B n(n=1—10)团簇的幻数是6,7和8.进一步分析了团簇的Ti原子解离能、B原子解离能以及团簇的电子亲和势和电离势.这些能量分析表明Ti2B6团簇既有良好的热力学稳定性,又有良好的动力学稳定性.应用前线轨道理论,对Ti原子与B6之间的成键进行了分析,了解其稳定性的根源.     

Fen、Nin(n=2～100)团簇基态结构与能量的模拟淬火算法研究

采用Gupta多体势结合分子动力学模拟退火及淬火方法、分别求解了Fen及Nin(n=2～100)团簇的最低能几何结构及能量. 结果表明：在所研究尺寸范围内除少数团簇的结构不同外，两类团簇具有相似的基态几何结构，在两类团簇结构演化中皆存在类Ih、类Oh、类D5h和Ih&D5h互嵌套类构型之间的竞争；分析团簇二阶差分能和剩余能表明两类团簇共同的幻数序列为：n=13、19、23、38及55，不同处为Ni26及Fe75 也分别为相应体系幻数团簇．对两类团簇分析其平均最近邻原子间距及平均配位数均可给出幻数成因．在所研究团簇尺寸范围内二者平均结合能均表现出随团簇尺寸增大而总体增大的普遍趋势，但Ni团簇的能量演化明显快于Fe团簇，这与实验观测镍团簇磁性演化明显快于铁团簇是完全一致的．     

平面结构Ga5N5团簇电子结构的第一性原理计算研究=

用基于密度泛函理论的第一性原理、全电子、从头算法研究了Ga5N5团簇的一个奇异的稳定平面结构，给出其电子结构、电子亲和势、电离能和结合能。计算结果显示Ga5N5团簇的该平面结构是稳定的，没有自旋磁矩。计算发现在团簇的N3基团中的结合在一起的三个氮原子间有大的电荷转移，尽管没有自由的N3分子能存在。这也许对Ga5N5团簇的具有最低基态能量的该平面结构的稳定性是重要的。