Si_4N_4团簇结构与性质的密度泛函理论研究(英文)

用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-31G(d)的水平上对Si4N4团簇的可能结构进行了几何结构优化和电子结构计算,得到了可能的17个异构体.Si4N4团簇的最稳定结构是有8个Si-N键的平面结构.用自然键轨道(NBO)方法分析了成键性质.计算结果表明,Si-N键中Si原子向N原子有较大的电荷转移,因此Si-N原子间有较强的电相互作用;最强的IR和Raman谱峰分别位于1387.64cm-1和1415.05cm-1处;并计算了Si4N4团簇的最稳定结构的极化率和超极化率.     

Si3N4团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用杂化密度泛函B3LYP在6-31G*的水平上研究了Si3N4团簇可能结构的平衡几何构型和电子结构,得到了24个可能的异构体.Si3N4团簇的最稳定结构是由7个Si—N键和2个N—N键形成的3个四边形构成的三维结构.用自然键轨道方法(NBO)分析了成键性质,结果表明,Si—N键中的Si、N原子的净电荷较大,说明Si—N键中Si、N原子的相互作用主要是电相互作用.最强的IR和Raman峰分别位于1033.40 cm-1,473.63 cm-1处.并且讨论了最稳定结构的极化率和超极化率.     

(KN3)n(n=1~5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论B3LYP方法, 在6-311G*基组水平上对(KN3)n(n=1~5)团簇各种可能的结构进行了几何结构优化, 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、电荷分布和稳定性性质进行了分析研究. 结果表明, 叠氮化合物中叠氮基以直线型存在, KN3团簇最稳定结构为直线型, (KN3)n(n=2~3)团簇最稳定结构为环形结构, (KN3)n(n=4~5)团簇最稳定结构是由(KN3)2团簇最稳定结构形成的平面和空间结构. N-N 键键长在0.1156~0.1196 nm之间, N-K键键长在0.2357~0.2927 nm之间; 叠氮基中间的N原子显示正电性, 两端的N原子显示负电性, 且与K原子直接作用的N原子负电性更强, 金属K原子与N原子之间形成离子键. (KN3)n(n=1~5)团簇最稳定结构的IR光谱最强振动峰均位于2180~2230 cm-1, 振动模式为叠氮基中N-N键的反对称伸缩振动. 稳定性分析显示, (KN3)3团簇具有相对较高的动力学稳定性.     

(KN3)n(n=1~5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论B3LYP方法, 在6-311G*基组水平上对(KN3)n(n=1~5)团簇各种可能的结构进行了几何结构优化, 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、电荷分布和稳定性性质进行了分析研究. 结果表明, 叠氮化合物中叠氮基以直线型存在, KN3团簇最稳定结构为直线型, (KN3)n(n=2~3)团簇最稳定结构为环形结构, (KN3)n(n=4~5)团簇最稳定结构是由(KN3)2团簇最稳定结构形成的平面和空间结构. N-N 键键长在0.1156~0.1196 nm之间, N-K键键长在0.2357~0.2927 nm之间; 叠氮基中间的N原子显示正电性, 两端的N原子显示负电性, 且与K原子直接作用的N原子负电性更强, 金属K原子与N原子之间形成离子键. (KN3)n(n=1~5)团簇最稳定结构的IR光谱最强振动峰均位于2180~2230 cm-1, 振动模式为叠氮基中N-N键的反对称伸缩振动. 稳定性分析显示, (KN3)3团簇具有相对较高的动力学稳定性.     

(HMgN3)n(n=1–5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论在B3LYP/6-311G^*水平上对叠氮化合物(HMgN₃)_n(n=1–5)团簇各种可能构型进行了几何优化,预测了各团簇的最稳定结构. 并对最稳定结构的成键特性、电荷分布、振动特性及稳定性进行理论研究. 结果表明:HMgN₃团簇最稳定结构为直线型;(HMgN₃)_n(n=2,5)团簇最稳定结构为叠氮基中N原子和金属原子相连构成Mg–N–Mg结构;(HMgN₃)_n(n=3,4)团簇最稳定结构为叠氮基与Mg原子相互链接形成的环状结构. 团簇最稳定结构中金属Mg原子均显示正电性,H原子均显示负电性,叠氮基中间的N原子显示正电性、两端的N原子显示负电性,且与Mg原子直接作用的N原子负电性更强. Mg–N键和Mg–H键为典型的离子键,叠氮基内N原子之间是共价键. 团簇最稳定结构的红外光谱分为三部分,其最强振动峰均位于2258–2347 cm^-1,振动模式为叠氮基中N–N键的反对称伸缩振动. 叠氮基在团簇和晶体中结构不变,始终以直线型存在. 稳定性分析显示,(HMgN₃)₃团簇相对于其他团簇更为稳定. 关键词： 3)_n(n=1–5)团簇')" href="#">(HMgN₃)_n(n=1–5)团簇 叠氮基 密度泛函理论 结构与性质     

非晶SiOxNy薄膜的红外吸收光谱研究

通过改变O和N含量研究SiOxNy薄膜中从600到1600cm^-1范围内的红外吸收光谱特征。结果表明,起源于单－Si-O、Si-N键的吸收峰在1105和865cm^-1处;而随着薄膜中O或N含量的升高,位于单一键吸收峰的两侧出现因O-Si-O、N-Si-N的对称和反对键吸收的左右肩;对O－Si-N,其特征吸收峰位于1036和856cm^-1处。     

Si3Xn (X=C,O,N;n=1,2)团簇的密度泛函研究

使用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对Si3Xn(X=C,O,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都是平面结构,通常Si3X2出现是Si-X键,较少出现X-X键;而Si3X中出现Si-X键和Si-Si键共存,Si3Xn(X=C,O,N;n=1,2)团簇的电荷布局分布表明这种电荷转移的作用使得团簇中所有X原子呈负电性,Si原子显正电性.处于不同位置的Si原子呈不同大小布局数,而且由于Si3X2的对称性,2个X负电性相同.     

New trends along hydrogen polyoxides: unusually long oxygen–oxygen bonds in H2O6 and H2O7

By means of coupled cluster, G4 and B3LYP calculations, we characterised polyoxides H₂O₆ and H₂O₇. These two molecules behave very differently from lower polyoxides, given that some isomers present unusual bonding. In the case of H₂O₆, the central OO bond is predicted, to be 1.909 Å, at the CCSD(T)/cc-pVTZ level. Two conformational isomers of H₂O₆ display nearly the same enthalpy of formation, but only one of them has extremely long OO bonds. For H₂O₇, the most stable isomer also has two unusually long OO bonds. At the CCSD(T) level, and after extrapolation to the complete basis set limit, this isomer is predicted to be 5.37 kcal mol^–1 more stable than the one with short OO bonds, and the longest OO bond distance is expected to be close to 1.96 Å. Analysis of correlation energies indicated that the new isomers found for H₂O₆ and H₂O₇ are among the most strongly correlated molecules that can be formed with first-row atoms.     

(Li3N)n(n=1—5)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(Li₃N)_n(n=1—5)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、电荷特性等进行了理论研究. 结果表明,(Li₃N)_n(n=1—5)团簇中N原子的配位数以4,5较多见,Li—Li键长为0.210—0.259nm,Li原子在桥位时Li—N键长为0.185—0.204nm,Li原子在端位时Li—N键长为0.172—0.178nm;团簇中N原子的平均自然电荷为-2.01e,Li原子的平均自然电荷为+0.67e;Li₃N,(Li₃N)₅团簇有相对较高的动力学稳定性. 关键词： 3N)_n(n=1—5)团簇')" href="#">(Li₃N)_n(n=1—5)团簇 密度泛函理论 结构与性质 储氢材料     

氮氧化硅与氧化硅玻璃结构,性能与量子化学计算研究

用自洽场离散变分X_α(SCF-X_α-DV)量子化学计算方法研究了氮氧化硅及氧化硅玻璃,讨论了氮原子取代氧原子之后在结构、性能与化学键等方面的变化规律。计算表明氮氧化硅与氧化硅玻璃之间在性能上的差异,主要不是由Si-N和Si-O键的伸缩力常数之间的差异所引起的,也不是由Si-N和Si-O键的离子键强度之间的差异所引起的。Si-N共价键比Si-O共价键强,是N-Si-N键弯曲力常数比O-Si-O键大的主要原因,也与氮氧化硅玻璃比氧化硅玻璃具有更好的化学稳定性和更高的扬氏模量的实验结果一致。     

磁控溅射法沉积SiN_x非晶薄膜的生长机制及结构分析

利用磁控溅射技术在单晶Si衬底上沉积了Six非晶薄膜.样品的傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)显示,SNx非晶薄膜在812～892 cm-1范围内存在一个较强的吸收谱带.该吸收谱带对应于Si-N-Si键的伸缩振动吸收(stretching vibration mode),其吸收峰峰位随着溅射功率的增大明显红移;但退火后,该吸收峰又逐渐蓝移.结合中心力模型和自由结合模型,分析了磁控溅射过程中Six非晶薄膜的生长机制和内部结构.研究认为,随着溅射功率的提高,薄膜中先后形成Si-N4四面体,Si-N-Si3,Si-N2-S2及Si-N3-Si等结构,这几种结构分别对应着Si-N-Si键的不同模式的振动吸收.随着退火温度的升高,分子热运动逐渐加剧,非晶SiNx薄膜发生相分离,生成Si3N4和Si纳米晶颗粒,因此,S-N-Si键的吸收峰逐渐向Si3N4的特征振动吸收峰位870 cm-1靠近.     

(Ca3N2)n(n=1—4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

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(Ca₃N₂)_n(n=1—4)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、电荷特性和稳定性等进行了理论分析.结果表明,(Ca₃N₂)_n(n=1—4)团簇最稳定构型中N原子为3—5配位,Ca—N键长为0.231—0.251nm,Ca—Ca键长为0.295—0.358nm;N原子的自然电荷在-1.553e—-2.241e之间,Ca原子的自然电荷在1.035e—1.445e之间,Ca和N原子间相互作用呈现较强的离子性,Ca₃N₂和(Ca₃N₂)₃团簇有相对较高的动力学稳定性. 关键词： 3N₂)_n(n=1—4)团簇')" href="#">(Ca₃N₂)_n(n=1—4)团簇 密度泛函理论 结构与性质     

MgmBn(m=1,2;n=1—4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

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Mg_mB_n(m=1,2;n=1-4)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、电离势、成键特性、极化率和超极化率等性质进行了理论研究.结果表明，团簇的最稳定结构大多是平面结构，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Mg原子通常处在端位，且显正电性；团簇中通常是B-B键和B-Mg键共存，极少出现Mg-Mg键， 关键词： mB_n(m=1')" href="#">Mg_mB_n(m=1 n=1-4)团簇 密度泛函理论 结构与性质     

Structural and electronic properties of a single Si chain doped zigzag AlN nanoribbon

The first-principles projector-augmented wave (PAW) potentials within the density function theory (DFT) framework have been used to determine the geometry structures and electronic properties of the zigzag edge AlN nanoribbons (ZAlNNRs) doped with a single Si chain under generalized gradient approximation (GGA). The average Al–Si, Si–Si, Al–N, Si–N, Al–H and N–H bond lengths are 2.39, 2.16, 1.83, 1.74, 1.59 and 1.03 Å, respectively. Pure 7-ZAlNNR is an indirect semiconductor with a large band gap of 2.235 eV, while a semiconductor to metal transformation is taken place after a single Si chain substituting for a single Al–N chain at various positions. In pure 7-ZAlNNR, the HVB and LCB are mainly attributed to the edge N and Al atoms, respectively, while in a single Si chain substituting doped 7-ZAlNNR, the HVB and LCB are mainly attributed to the Si atoms. The Al–N, Al–H and Al–Si bonds are ionic bond, the Si–Si and Si–H bonds are covalent bond, the N–H and N–Si bonds are covalent bond modified ionic bond.     

Raman studies on local structural disorder in silicon-based amorphous semiconductor films

Raman scattering and ESR measurements were carried out for amorphous Si and amorphous Si-based alloy systems such as Si-N and Si-C. A pronounced broadening of the Si-Si To-like band of Raman spectrum is observed with an increase in the N or C content for amorphous Si-N and Si-C alloy systems. The broadening of the TO-like band for amorphous Si system as well as amorphous Si-N and Si-C systems has a good correlation with an increase in the density of dangling bonds derived from ESR measurements. The fact suggests that dangling bonds are produced in order to relax the local strain due to structural constraint and lower the total energy.     

Si2CN4(010)表面特性的第一性原理研究

应用第一性原理系统地研究了不同端面Si₂CN₄(010)模型的表面特性.通过3种可能表面模型解离能的比较,表明位于SiN层内的Si—NⅡ 键结合最强,而与碳二亚胺链状结构相连的Si—NⅠ 键结合最弱,因此易于形成以Si/NⅠ 键为端面的表面.文中还研究了弛豫前后表面的原子结构和电子特性,表面的NⅠ 原子容易形成新键,这是由于不饱和的NⅠ 原子在费米能级处有较高的态密度,电子结构不稳定,相反表面C原子状态较稳定,无明显的成键趋势. 关键词： 2CN₄')" href="#">Si₂CN₄ 表面 原子结构 电子结构     

Anion effect on the conformational equilibrium of sulfamide and its N,N′‐diindolyl derivative: Insights on anion transportation

The relatively high acidity of the sulfamide hydrogens suggests a potential for the development of sulfamide derivatives as novel anion receptors. The interactions of sulfamide with F^?, Cl^?, CH₃COO^?, and H₂PO₄^? anions were spectroscopically (¹H and ¹⁹F NMR) and theoretically (density functional theory) analyzed, and the complexation through hydrogen bonds was confirmed by changes in the NMR signals and theoretical calculations. The replacement of 2 sulfamide hydrogens with indolyl groups yields the N,N′‐diindolylsulfamide ( DIS , N‐1H‐indol‐4‐yl‐N′‐1H‐indol‐7‐ylsulfuric diamide), whose bond rotations allow the interaction of 4 H(N) atoms with anions. The conformational preferences of DIS change upon the presence of anions, but they are practically insensitive to the anion type. According to the quantum theory of atoms in molecules, natural bond orbital analysis, and NMR chemical shifts, as well as to a thermodynamic cycle, the complex with fluoride is the most stable, followed by the oxoanion‐derived models.     

［Mg(NH2)2］n(n=1—5)团簇的密度泛函理论研究

用密度泛函理论的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G^*基组水平上对［Mg(NH₂)₂］_n(n=1—5)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.对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性等进行了理论研究.结果表明：团簇易形成链状结构,Mg—N键长为0.190—0.234 nm,N—H键长为0.101—0.103 nm,H—N—H键角为100.2°—107.5°;团簇中M 关键词： 2)₂］_n(n=1—5)团簇')" href="#">［Mg(NH₂)₂］_n(n=1—5)团簇 密度泛函理论 结构与性质 储氢材料     

超共轭效应与甲砜的红外特征峰及有关芳砜的晶体结构

文章分为三部分：第一部分,描述通过四圆衍射仪,利用Ｘ射线单晶衍射法,所测得的芳砜ＣＨ３ＣＯＮＨ－Ｃ６Ｈ４－ＳＯ２Ｒ（Ｒ＝－ＣＨ３,－ＣＨ２ＣＯＮＨ２,－ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）的晶体及分子结构结果：第二部分,对分子内键角和键长的测试结果进行分析,证明了甲砜分子内超共轭效应的存在,解释了甲砜分子红外吸收的异性是由甲砜基团内超共轭效应引起的,找到了认证甲砜的红外特征峰,并揭示了超共轭效应的某些特性;第三部分     

C77N+异构体的稳定性和电子光谱研究

用INDO系列方法对C78(C2V)的等电子体C77N+的所有21种可能异构体进行系统的理论研究.研究结果表明,最稳定异构体是由C78(C2V)沿Y方向椭球短轴所穿过的C(78)-C(73)键上的原子C(78)被N+取代所形成,椭球长轴附近的原子被取代所形成的异构体能量较低,取代位置附近易成为进一步反应的中心.用INDO/SCI方法计算了C77N+电子光谱,表明其吸收峰与C78(C2V)相比发生红移,对特征吸收峰进行了理论指认,讨论吸收峰红移的原因.