氮化镓(Ga_nN)团簇的结构性质研究

研究了镓团簇掺杂一个氮原子后团簇的结构特性.通过遗传算法结合密度泛函理论(DFT)计算出了GanN团簇的最低能量结构.结果发现当n<11时,GanN最低能量结构均是N原子位于中心的构型;n≥11时,GanN最低能量结构与相应尺寸的纯镓团簇的结构已经基本相同.     

Mg掺杂硅团簇MgSin(n=1~10)的结构和电子性质研究

运用杂化密度泛函B3LYP理论方法,在6-311+G(d,p)基组水平上对MgSin(n=1~10)多种低能异构体进行优化,获得了各个尺寸下团簇的最低能量结构,并研究MgSin(n=1~10)的结构特点和电子性质.结果表明单个镁原子掺杂硅可得到稳定的二元掺杂团簇.     

PdnAu(n=1-5)团簇的结构性质研究

在相对论有效原子实势近似下,用密度泛函方法（B3LYP／LANL2DZ）计算了掺杂二元合金PdnAu（n=1-5）团簇可能的几何构型和对应的电子态,讨论了团簇的稳定性,得到一系列稳定异构体的结构参数、电子态、能量和谐振频率,部分稳定构型具有较高的自旋多重性。结果表明,Pd-Au相互作用较强,改变了纯钯团簇的稳定构型,合金团簇的稳定性随体积增大而降低,计算结果对研究钯掺杂金的催化活性和选择性具有参考意义。     

中等尺寸ZnSe团簇结构稳定性和电子性质研究

文章研究了中等尺寸的(ZnSe)n(n=24,28,36,48)团簇的结构稳定性和电子性质.通过手工搭建和从体材料中切割得到团簇构型,并参考了其它Ⅱ-Ⅳ族团簇的一些低能结构,使用DMol软件包进行结构优化和能量计算.研究结果表明,中等尺寸的(ZnSe)n团簇,当n=24,28和36时,笼状和管状结构的能量最低;当n=48时,纤锌矿(WZ)体材料结构的能量最低;笼状结构、管状结构具有相对较大的HOMO-LUMO能隙,而洋葱结构和WZ体材料结构的能隙相对较小.     

PdnAu(n=1-5)团簇的结构与性质研究

在相对论有效原子实势近似下,用密度泛函方法(B3LYP/LANL2DZ)计算了掺杂二元合金PdnAu(n=1-5) 团簇可能的几何构型和对应的电子态,讨论了团簇的稳定性,得到一系列稳定异构体的结构参数、电子态、能量和谐振频率,部分稳定构型具有较高的自旋多重性.结果表明,Pd-Au相互作用较强、改变了纯钯团簇的稳定构型, 合金团簇的稳定性随体积增大而降低.     

团簇Yn(n=1～4)的电离势的理论计算

文章采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,分别在LANL2DZ基组、CEP-121G基组及SDD基组下,优化团簇Yn(n=1-4)的几何结构.计算结果表明Y和Y+的基态分别是二重态和三重态;Y2和Y+2的基态分别是五重态和四重态;Y3和Y+3的基态分别是二重态和三重态,具有D3h对称性的等边三角形结构;Y4和Y+4的基态分别是三重态和二重态,具有C3v对称性的金字塔结构和Cs对称性的金字塔结构.计算得到团簇Yn的3种电离势,其中第一类电离势IPverI与实验结果吻合得较好,而用后2种基组计算所得结果与实验值误差约2%.     

W_n与W_nN(n=1～5)团簇的结构与稳定性

用杂化密度泛函B3LYP方法结合6-311++G**和LANL2DZ赝势基组计算了Wn和WnN(n=1～5)团簇的稳定结构.讨论了纯Wn团簇和N原子掺杂到纯Wn团簇中后团簇构型的变化特点以及随着团簇尺寸的增加团簇结构及物理性质的变化规律.     

密度泛函研究Pb_(12)团簇的结构和电子性质

用密度泛函理论研究了Pb12团簇几种异构体的原子结构和电子性质,发现基态是形变二十面体笼结构,而完好的高对称性(Ih)二十面体结构是能量非常接近基态的亚稳态.高对称性团簇形成稀疏离散的电子态密度和大的电子能隙.     

钒掺杂碲化锌团簇结构和磁性质

本文采用第一性原理密度泛函理论系统地研究了V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、外掺杂和内掺杂.不管是单掺杂还是双掺杂,外掺杂团簇都是最稳定结构.团簇磁矩主要来自V-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.V原子之间的磁性耦合是短程相互作用.     

Tin（n=2～6）团簇的平衡结构及其热力学性质

用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的Slater Vosko Wilk Nisair(SVWN)方法及Becke 3Lee Yang Parr(B3LYP)方法,对Tin(n=2～6)团簇的平衡构型和热力学特性进行了研究.结果表明,团簇的结构为密堆型,它不同于块体且随尺度发生一定的变化,添加一个原子并不显著改变母本团簇的结构.团簇的总能量ET随尺度单调减小,团簇的零点能(Ezp)、热容(cop)和标准熵(So)随尺度单调增加.     

团簇Co2Mo2P3结构稳定极化率

为深入研究团簇Co₂Mo₂P₃的内部结构稳定性及其相关性的极性强度,该文基于拓扑学原理和密度泛函理论,在B3LYP/Lanl2dz较高量化水平下,利用Gaussian09软件对其进行了一系列的计算.利用态密度图、极化率、偶极矩对团簇Co₂Mo₂P₃进行了分析.分析结果表明：团簇Co₂Mo₂P₃存在着p-p、p-d、p-p-d、d-d-p和p-d-d 5种不同的轨道杂化模式,其中p-p、p-d、p-p-d 3种杂化方式对构型的稳定性有很大的贡献;构型1⁽(2))在外电场作用下最易发生极化,其结构稳定性优于其他构型;团簇Co₂Mo₂P₃各个稳定构型均为极性分子,且构型4⁽(4))的偶极矩和极性均为最大.     

铝氢化物Al2Hn(n=1~6)团簇结构与光谱

 采用密度泛函(DFT)中的B3P86方法,在Dunning的相关一致基组cc-PVTZ水平上,对铝氢化物Al₂H_n(n=1~6)团簇的可能几何构型进行优化计算,得出最稳定构型的几何参数、电子结构、振动频率和光谱等性质参数,并给出了最稳定结构的总能量(E_T)、结合能(E_BT)、平均结合能(E_av)、电离势(E_IP)、能隙(E_g)、费米能级(E_F)和氢原子差分吸附能(E_diff)等.结果表明铝氢化物团簇基态稳定结构的电子态分别为:n为奇数为²A,n为偶数为¹A;由于Al原子属于缺电子原子,能与等电子原子H化合,通过氢桥键形成含多中心键的氢化物,本文优化计算发现,铝氢化物团簇最稳定的构型中都存在氢桥键,这是铝氢化物的奇异结构特征.最后分析铝氢化物团簇的平均结合能、电离势、能隙和费米能级等动力学和红外光谱特性,说明Al₂H_n(n=1~6)团簇中Al₂H₆最稳定,H-Al桥键键长比端键更长,最强峰红外光谱强度最大.     

Nbn(n=2-15)小团簇的第一性原理研究

【目的】研究纳米尺寸Nbn小团簇的结构演变过程,为进一步讨论Nbn小团簇的催化氧化性质提供参考。【方法】采用基于密度泛函理论(包括PW91和BLYP函数)的第一性原理计算方法对Nbn(n=2-15)小团簇的几何结构进行优化计算。【结果】随着原子数n的增加,Nbn(n=2-15)小团簇的结构及其特性具有明显的变化,平均每原子结合能(Binding Energy)随着原子数的增加呈递减趋势。【结论】Nbn(n=2-15)小团簇随尺寸变化具有明显的奇偶震荡性,n为偶数时比n为奇数时的结构稳定,其中Nb4、Nb6、Nb8、Nb10、Nb12小团簇结构较为稳定。     

HfO2和Al2O3混合原子层沉积反应机理的密度泛函理论研究

密度泛函理论研究了用HfCl4和Al(CH3)3作为前体,HfO2和Al2O3在硅表面的原子层沉积的机理,其包括2个沉积半反应:(1)HfCl4和Al—OH*的表面反应;(2)Al(CH3)3和Hf—OH*的表面反应。计算结果表明,2个半反应过程机理相似,内禀反应坐标研究也表明2个半反应经历了相似的过渡态和副产物的消除路径。另外,升高反应温度,反应(1)中间体的解吸附作用增强,而活化能降低,反应(2)活化能基本不变。     

用密度泛函方法研究中性小银团簇的几何结构

采用密度泛函的广义梯度近似(GGA)下的BLYP方法,对中性Agn(n=2～12)团簇的几何结构进行了优化,结果表明,Ag2～Ag6团簇为平面结构,从Ag7团簇开始出现三维立体结构,同时发现三角形和畸变的五角双锥为中性银团簇结构的生长基础.     

密度泛函理论研究BemBn(m=1,2; n=1-4)团簇的结构与性质

用基于密度泛函理论(the density functional theory,DFT)的B3LYP方法在6-31G*基组水平上对BemBn(m=1,2;n=1-4)团簇各种可能的构型进行几何优化,得到了各团簇的最稳定结构。并从理论上分析了最稳定结构的垂直电离势、能隙、平均结合能和成键特性等性质。结果表明团簇的最稳定结构大多是平面,团簇中通常是B-B和B-Be共存,极少出现Be-Be。团簇的稳定结构中通常是几个呈负电性的B原子形成一个负电中心,而其它B原子和Be原子通常处在端位,且显正电性。计算得到的BeB4团簇较其它尺寸的团簇稳定。     

CO和Cl2在TiO2(110)表面的吸附行为

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法研究了CO和Cl₂分子在TiO₂（110）面上的吸附反应,通过计算体系的吸附结构、吸附能、电荷密度和态密度等性质,揭示了CO和Cl₂共同吸附在TiO₂（110）表面的行为机制。CO和Cl₂在TiO₂（110）面上的吸附存在相互促进的关系,共同吸附时其平均吸附能为-1.367 4 eV,Cl₂能够被表面Ti原子捕获,表面Ti （5c）原子发生sd³轨道杂化,吸附发生时表面形成CO→TiO₂（110）→Cl流向的瞬时电子流,态密度的分布显示TiO₂（110）表面的Ti-O键强度被削弱,说明CO的存在对TiO₂的氯化有促进作用,同时表面O原子被激活,其随着CO从表面解离形成CO₂分子平均释放1.418 6 eV的能量,使得TiO₂（110）结构被破坏,同时也为下一个Cl₂分子提供了良好的吸附位。     

(Fe,N)双掺杂MgF2电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)平面波超软赝势方法并选择GGA+ PBE相关泛函理论,计算并对比了纯MgF2晶体、Fe掺杂MgF2晶体、N掺杂MgFz晶体和(Fe,N)不同位置双掺杂MgF2晶体的晶体结构、电子结构以及吸收光谱.研究了不同替位掺杂方式对MgF2光催化活性的影响,并在此基础上给出了掺杂后离子之间的协同作用机理.结果表明:Fe和N近邻双掺杂在可见光范围内的光吸收效率较非近邻更强,为(Fe,N)双掺杂调制的较佳方式.     

过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)掺杂对Mg17Al12合金结构的影响

【目的】提高镁铝(Mg-Al)合金材料的储氢性能。【方法】基于密度泛函理论的平面波赝势方法,对过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)掺杂Mg_(17)Al_(12)合金体系的生成焓、电子结构、态密度、电荷密度等进行理论计算研究。【结果】过渡金属元素X替代合金中Mg元素的能量较低,其中Ni的掺杂性能较好;Ni的加入改善了Mg_(17)Al_(12)的储氢性能。且随着Ni浓度的升高,Mg_(17)Al_(12)合金的体积逐渐减小,总态密度峰值依次增大。【结论】过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)的掺杂可使镁铝合金的稳定性得到提升,与实验结果相符。     

BmN2(m=2-9)团簇的结构特征与稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311G*水平上对BmN2(m=2-9)团簇的几何构型和电子结构进行了结构优化和振动频率计算.结果表明,BmN2团簇基态结构m≤3时为N原子插入B-B键中形成的线状结构;m>3时为N原子插入Bm环中或Bm环上B-B键边桥配位形成的环状结构.通过对基态结构的能量分析,得到了BmN2(m=2-9)团簇的稳定性信息.