超短强激光脉冲激励甲烷团簇的内电离机理

采用三维粒子动力学模拟方法研究了甲烷团簇在超短强激光脉冲激励下的爆炸动力学行为,重点讨论了几种典型的内电离机理对团簇爆炸过程中离子的价态和动能的影响.研究表明,在激光脉冲强度比较小的情况下,团簇中的原子主要是在光场作用下通过隧道电离的方式发生电离.当激光场进一步增强时,势垒压低电离是电离的主要方式.在相同的较高激光强度下,团簇更容易通过势垒压低电离达到高的电离价态.团簇发生电离后,其内部库仑电场的点火电离效应和内部滞留自由电子的碰撞电离效应也将增强团簇的再次电离过程. 关键词： 超短强激光脉冲 甲烷团簇 内电离     

飞秒强激光场中大尺寸氩团簇爆炸机理的实验研究

利用飞行时间谱，研究了在飞秒强激光场（60 fs，2×1016 W/cm2）作用下，大尺寸氩原子团簇Arn（n—=3×103—3×106原子/每团簇）的电离爆炸过程，测量了 团簇爆炸所产生的氩离子的平均能量与团簇尺寸（气体背压）的关系.实验发现，随着气体 背压的升高（团簇尺寸增大），氩离子的平均能量也相应升高.通过分析两个不同几何尺寸 锥形超声喷嘴所产生团簇爆炸后的离子能量，结合Hagena团簇尺寸规律，发现在激光参数保 持不变的情况下，离子的平均能量由团簇尺寸唯一确定.分析表明，团簇尺寸在3×105原 子/每团簇以下时，团簇膨胀的主要机理是库仑爆炸.随着团簇尺寸的进一步增大，团簇膨胀 机理将由库仑爆炸向流体动力学膨胀过渡，在3×105关键词： 原子团簇 飞秒强激光 库仑爆炸 流体动力学膨胀     

Ar原子团簇与飞秒强激光相互作用产生的高能离子计算

利用改进的“等离子体球”模型模拟了Ar原子团簇与飞秒强激光相互作用的物理过程.改进后的模型弱化了原模型在共振吸收附近团簇内部屏蔽电场的异常增强行为，从而使其更为合理，计算得到的Ar离子平均动能与以往的实验结果符合.还定量地研究了Ar离子平均动能及其平均电荷态与团簇尺寸以及激光参数之间的变化关系. 关键词： 团簇 飞秒激光 高能离子 共振吸收     

高电荷态离子引起的富勒烯禹子的碎裂

离子在与富勒烯的相互作用过程中会导致C60分子的激发。处于低激发态的C60^r＋离子通过发射中性C2分子或带电的轻团簇碎片Cn^＋等非对称碎裂方式来耗散激发能，但如果激发能很高，笼形的C60^r＋离子可能会彻底崩溃，而发生多重碎裂。C60^r＋离子的碎裂过程与其电荷态r及分裂势垒密切相关。低电荷态的C60^r＋（r≤3）离子蒸发一个C2分子需要克服10．3eV左右的势垒。随着电荷态的升高，发射带电的Cn^＋会变得越来越容易，并逐渐过渡到多重碎裂过程。另一方面，C60^r＋离子的碎裂机制还与激发方式有关，在直接正碰过程中，将C60分子当作固体薄靶来处理，通过分析不同价态的C60^r＋离子的碎片谱，发现母核的初始电荷态决定碎裂方式，由此获得一个可以表征激发能大小的可观测量——发射电子个数。     

第一性原理研究SinB（n=1～12）团簇的稳定性

基于密度泛函理论（DFT），我们研究了SinB（n=1～12）团簇的稳定性．结果表明：SinB的基态构型是在Sin-1B的基态或亚稳态构型上带帽一个Si原子而得到；随着团簇尺寸的增大，B原子逐渐从吸附在Sin团簇的表面位置移动到Sin团簇笼内；掺杂B原子提高了纯硅团簇的稳定性；电子总是从Si向B转移，B原子所带的电荷数不仅与B原子的配住数有关，还与SinB团簇的基态结构密切相关.     

钒—硫团簇的形成和光解

报导了用激光直接溅射法产生钒硫团簇，并用串级飞行时间质谱仪研究了所产生的团簇离子的分布及紫外激光光解规律。钒硫二元团簇正负离子都是由周边硫原子包围团簇骨架而构成的，骨架是由数目大体相同的钒和硫原子组成，表示成（ＶＳ）ｎ，它们结合紧密，构成了稳定的钒硫团簇的核心。稳定的团簇正离子为ＶｎＳｎ＾＋、ＶｎＳｎ＾＋＾＋和ＶｎＳｎ＋２＾＋（ｎ＝１，２，…１４）。ＶｎＳｎ＾＋团簇系列在ｎ＝２，４时具有很高的丰度     

YnN(n=2-12)团簇的结构与性质研究

在密度泛函理论框架下，用广义梯度近似（GGA）的方法研究YnN（n=2-12）团簇的电子结构，系统计算了它们的基态束缚能Be（eV）、最高占据轨道（HOMO）与最低未占据轨道（LUMO）之间的能隙、二阶能量差分 (au)、离解能 (au)、团簇的总磁矩Mt（ ），最近邻N原子的Y原子所带的局域电荷QY（C）和磁矩MY（ ）、掺杂原子N所带的局域电荷QN（C）和磁矩MN（ ）。研究表明，Y6N、Y8N、Y10N的基态具有较高稳定性；对于YnN（n=2-12）的所有团簇，电荷总是由Y原子转移到N原子，YnN（n=2-12）团簇中Y—N表现为离子键的性质；当n=3，4，5，9，10，11，12时，团簇的磁矩为零，团簇的磁性消失，当n=2，6，7，8时，团簇具有磁性，其中n=6时，团簇的磁性最强。     

H2在Li掺杂Al6Si+上吸附的理论研究

本文利用密度泛函理论的B3LYP/6-31G(d, p)和组态相互作用的QCISD/6-31G(d, p)研究了Al6Si+和Al6SiLi+团簇的几何和电子结构及其对H2分子的吸附,两种不同方法计算的H2分子在团簇上的吸附能非常一致。H2分子在Al6Si+团簇上的吸附能仅为-0.018 eV,Al6Si+团簇中掺杂Li原子可以明显增强其对H2分子的吸附。Al6SiLi+团簇吸附一个H2分子的吸附能可以达到-0.157 eV,吸附五个H2分子的平均吸附能为-0.088 eV。态密度和自然键轨道分析表明,电荷从Li原子向Si原子转移,H2分子在带正电的Li离子产生的电场中发生极化,从而在静电相互作用下吸附在Li原子周围。     

氧化镁纳米管团簇电子结构的密度泛函研究

用密度泛函理论（DFT）的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G（d）基组水平上对MgO纳米管团簇的二元环双管、三元环、三元环双管三种构型共21个团簇进行优化,对各构型的平均结合能、能隙、平均原子电荷以及总电荷密度进行了理论研究. 结果表明,平均结合能和配位数呈线性关系;随着纳米管的生长,团簇的稳定性增加,其中以三元环纳米管最为稳定;生长过程中发生原子间的电荷转移现象,预测出至无限长时的平均原子电荷分别为1298,1270,1306;混合离子共价键始终存在于MgO纳米管团簇之中. 关键词： 氧化镁 纳米管团簇 密度泛函理论 电子结构     

低能氘团簇离子(d_3~ )诱发固体靶内D-D核聚变过程中的团簇效应研究

通过对由三个氘原子组成的氘团簇离子（ｄ＋３）与三个分立的氘核（３ｄ＋）在轰击吸氘固体靶时所发生的ＤＤ聚变反应率的差别的研究，进而揭示氘团簇离子在与固体靶中的氘核发生聚变反应时所体现出的团簇效应．实验结果显示，在１０—４０ｋｅＶ／ｄ能区，每个氘团簇中的氘核（ｄ＋３／３）所产生的聚变反应率高于具有相同速度的独立氘核（ｄ＋）所产生的聚变反应率．反之，在５０—１００ｋｅＶ／ｄ能区，独立氘核比之于氘团簇中的单个氘核所产生的聚变反应率要高．两者之间的比值具有非常明显的能量相关性．这种团簇特性与团簇离子本身特性及固体靶环境等多方面因素有关．对其作用过程和实验中观测到的现象的实质做了具体讨论．     

BaxOy小团簇修饰Ru(0001)表面的结构稳定性和氮分子吸附性质

为了说明钡助剂的存在形式, 本文采用第一性原理方法研究了Ba_xO_y小团簇修饰Ru(0001)表面的结构稳定性和氮分子吸附性质. 基于总能的热力学分析发现, 在实验条件下(500 K, P_H2O/P_H2<10^-3), Ba₂O团簇比BaO₂, BaO, Ba和O等团簇(原子)更加稳定. 这证实含有金属性钡原子的团簇也是氧化钡助剂可能的工作状态. 表面电荷差分密度说明Ba₂O团簇的氧和钡原子与衬底的作用不同. 不过Ba₂O团簇氧和钡原子附近的氮分子吸附行为相似, Ba₂O团簇增强了氮分子和衬底的相互作用. Ba₂O团簇氧和钡原子附近的氮分子吸附能分别为0.78 和0.88 eV, 均大于清洁表面的0.67 eV. 氮分子间距和氮分子的拉伸振动频率都表明Ba₂O团簇在一定程度上活化了吸附氮分子. Ba₂O团簇氧和钡原子附近的N–N键长分别为0.117和0.116 nm, 大于清洁表面的0.114 nm. 氧和钡原子附近氮分子的拉伸振动频率分别为 1888 和1985 cm^-1, 小于清洁表面的2193 cm^-1. 电荷差分密度的计算结果说明, 削弱作用主要来自于Ba₂O团簇中钡离子和氮分子间的静电作用. 两者间的静电作用增加了氮分子π 反键轨道的占据数, 促进了氮分子极化, 从而削弱氮分子键.     

（LiN3）n（n=1～2）团簇结构与性质的密度泛函研究

用密度泛函理论（DFT）的杂化密度泛函B3LYP方法在6—31G^＊基组水平上对（LiN3）n（n=1～2）团簇各种可能的构型进行几何结构优化，预测了各团簇的最稳定结构．并对最稳定结构的振动特性、成键特性和电荷布局等性质进行了理论研究．结果表明，LkN3团簇最稳定构型为直线构型；（LiN3）n（n=1～2）团簇中N—N键长在0．1146-0．1203nm之间，N—Li键长在0．1722～0．1987nm之间；团簇中Li原子全部显正电性，越靠近Li原子的N原子负电性越强，在直线构型的Nf离子中，两端的N原子均具负电荷，而中心N原子具正电荷．     

H_2在Li掺杂Al_7C~+上吸附的理论研究

利用密度泛函理论研究了H2分子在Li掺杂Al7C+团簇上的吸附.对于Al7C+团簇,H2分子的吸附能仅为-0.017eV,掺杂Li原子到Al7C+团簇可以明显增强对H2分子的吸附.吸附一个H2分子时吸附能可以达到-0.151eV,吸附四个H2分子的平均吸附能为-0.073eV.根据自然键轨道分析,电荷从Li原子向Al7C+团簇转移,带正电的Li离子极化H2分子并且增强了H2分子与Al7CLi+团簇之间的相互作用.     

H2在Li掺杂Al7C+上吸附的理论研究

摘要: 利用密度泛函理论研究了H2分子在Li掺杂Al7C+团簇上的吸附．对于Al7C+团簇,H2分子的吸附能仅为-0.017eV,掺杂Li原子到Al7C+团簇可以明显增强对H2分子的吸附．吸附一个H2分子时吸附能可以达到-0.151eV,吸附四个H2分子的平均吸附能为-0.073eV．根据自然键轨道分析,电荷从Li原子向Al7C+团簇转移,带正电的Li离子极化H2分子并且增强了H2分子与Al7CLi+团簇之间的相互作用．     

YnN(n=2-12)团簇的结构与性质研究

在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似（GGA）的方法研究YnN（n=2-12）团簇的电子结构,系统计算了它们的基态束缚能Be（eV）、最高占据轨道（HOMO）与最低未占据轨道（LUMO）之间的能隙、二阶能量差分 (au)、离解能 (au)、团簇的总磁矩Mt（ ）,最近邻N原子的Y原子所带的局域电荷QY（C）和磁矩MY（ ）、掺杂原子N所带的局域电荷QN（C）和磁矩MN（ ）。研究表明,Y6N、Y8N、Y10N的基态具有较高稳定性;对于YnN（n=2-12）的所有团簇,电荷总是由Y原子转移到N原子,YnN（n=2-12）团簇中Y—N表现为离子键的性质;当n=3,4,5,9,10,11,12时,团簇的磁矩为零,团簇的磁性消失,当n=2,6,7,8时,团簇具有磁性,其中n=6时,团簇的磁性最强。     

（XB2）2（X=Al，Be，Na，Mg）团簇结构与性质的密度泛函研究

用密度迁函理论（DFT）的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G＊基组水平上对（XB2）2（X=Al,Be，Na，Mg）团簇各种可能的构型进行几何结构优化，预测了各团簇的最稳定结构．并对最稳定结构的电子结构、振动特性、成键特性和电荷特性等进行了理论研究．结果表明，团簇的几何结构大多是平面结构，通常是B—B键和B—X键共存，较少出现X-X键，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，而其他B原子和X原子处在端位，且显正电性。     

一种新的笼形分子M8C12

一种新的笼形分子Ｍ＿８Ｃ＿（１２）吴自勤（中国科学技术大学，合肥２３００２６）团簇（ｃｌｕｓｔｅｒ）物理的研究对象是由几个到几百个原子组成的聚集体。这是一门新兴的分支学科，它处于传统的原子分子物理和凝聚态物理之间，不久前还是空白的领域。Ｃ６０等笼形分...     

团簇物理学

近年来，在物质结构的原子分子和凝聚态两层次之间出现了原子团簇这一重要的学科领域，本文结合本实验室在团簇实验和理论等方面的研究工作，论述了团簇物理学的研究对象和目的，分析了团族研究的意义，现状和存在的问题，并对团簇研究的发展方向作一展望。     

Agn-1Si（n=5-10）团簇结构与性质研究

采用密度泛函理论研究了Agn-1Si团簇（n = 5-10）的几何结构和物理性质。首先得到体系最低能量结构,其中Ag5Si 和 Ag7Si团簇的结构比之前研究中结构能量更低。通过分析相应结构的能隙,平均结合能,二阶能量差可以发现Si原子的加入可以加强团簇结构稳定性,使团簇更加紧凑。在团簇尺寸n = 5-10的范围里,拥有八个价电子的Ag4Si团簇在以上三个方面都显示出非常稳定的特点。通过分析Agn-1Si团簇 (n = 5-10)的差分电荷发现,电荷的转移主要发生在Si原子与其相邻的Ag原子之间, Si原子和附近的Ag原子之间产生了强烈的共价相互作用,是团簇稳定性增强的重要原因。