PdSi_n(n=1-15)团簇结构、稳定性与电子性质的密度泛函研究

使用卡里普索(CALYPSO)预测团簇可能结构,运用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP,对PdSi_n(n=1-15)团簇的几何结构与电子性质进行了计算,并讨论了团簇的平均结合能、能隙、二阶能量差分以及电子自然布局和极化率.研究结果表明:PdSi_n(n=1-15)团簇的基态构型由平面结构向立体结构演化,最终形成笼形结构;在Sin中掺杂Pd原子增强了团簇的稳定性;PdSi_4与PdSi_(12)团簇是幻数结构,PdSi_4的稳定性和密堆性最好;NCP和NEC分析表明,在PdSi_n基态团簇中,电荷从Si原子向Pd原子转移,在Pd原子内部发生了spd杂化;Si-Si键之间较强的相互作用力是PdSi_4和PdSi_(12)团簇基态结构更加稳定的原因;PdSi_n团簇中原子间的相互作用伴随n值的增大而不断增强.     

密度泛函方法研究NiSin(n=1~13)团簇

基于第一性原理,利用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)系统研究了NiSin(n=1～13)团簇,在充分考虑自旋多重度的基础上讨论了这些团簇的生长行为,电子性质及其磁性,结果表明:NiSin 1的基态结构是在NiSin的基态结构上带帽一个Si原子而得到;随着团簇尺寸的增大,Ni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Ni原子提高了硅团簇的稳定性;NiSi10团簇的稳定性在所有团簇中是最高的;电子总是从si向Ni转移,Ni原子所带的电荷数不仅与Ni原子的配位数有关,还与Nisin团簇的基态结构密切相关;n=1～2时,团簇的自旋总磁矩为2 μB,当n≥3时,团簇的磁性消失,这可能与Ni原子内部较强的sp-d杂化以及si原子内部的s-p杂化有关.     

Sin（n≤30）团簇光谱和电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论对Sin（5≤n≤30）团簇的吸收光谱,能隙（HOMO-LUMO）及电子性质进行了模拟分析。硅团簇的吸收光谱计算采用含时密度泛函理论的ALDA内核。结果表明,随着Sin（5≤n≤30）团簇尺寸的增大,团簇的吸收光谱逐渐红移,表现出较强的量子尺寸效应。团簇Sin（5≤n≤30）的吸收峰主要集中在红外光区。团簇的吸收峰主要受团簇的原子个数和电子结构影响。     

Si_n(n≤30)团簇光谱与电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论对Sin(5≤n≤30)团簇的吸收光谱,能隙(HOMO-LUMO)及电子性质进行了模拟分析.硅团簇的吸收光谱计算采用含时密度泛函理论的ALDA内核.结果表明,随着Sin(5≤n≤30)团簇尺寸的增大,团簇的吸收光谱逐渐红移,表现出较强的量子尺寸效应.团簇Sin(5≤n≤30)的吸收峰主要集中在红外光区.团簇的吸收峰主要受团簇的原子个数和电子结构影响.     

密度泛函方法研究Nb2Sin(n=1～6)团簇

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了两个铌原子掺杂硅团簇的几何和电子结构。计算结果表明,Nb2Sin(n=1～6)团簇相对最稳定的结构基本上都保持了Sin+2团簇基态构型的框架,且除了Nb2Si2团簇外,所有的基态都是单重态构型.Nb2Si3的分裂能最大,成为Nb2Sin( n=1～6)团簇中热力学稳定性最强的. 在Nb2Si团簇和Nb2Si2 团簇中电子是从Nb原子向Si原子转移的;当n=3～6时,两个Nb原子的自然电子布局为负,说明Nb2Sin(n=3～6)团簇原子中带电子从Si原子转移到两个Nb原子,电子转移方向发生了改变,即发生了电子反转现象。     

RuSi_n(n=1～6)团簇的结构、稳定性和电子性质的密度泛函研究

运用杂化密度泛函理论方法在(U)B3LYP/Lan L2DZ水平研究了Ru Sin(n=1~6)团簇体系的稳定结构及电子性质.结果发现:Ru Sin(n=1~6)团簇基本保持了纯硅团簇的框架.对原子平均束缚能和分裂能的计算表明,Ru Si6团簇是Ru Sin(n=1~6)团簇中热力学稳定性最强的.对自然电荷分布的研究结果发现,Ru Sin(n=2,4~6)团簇的最低能结构出现电荷反转现象.HOMO-LUMO能隙的研究结果表明掺入钌原子后团簇的化学活性增强了,且Ru Si的化学活性是Ru Sin(n=1~6)团簇最强的.通过对团簇磁矩的研究发现,Ru Si和Ru Si3团簇具有了磁性,其余团簇的总磁矩为零,且Ru Sin(n=1~6)团簇中各原子对团簇总磁矩的贡献不同.     

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原子的配位数有关,还与SinB团簇的基态结构密切相关.     

Nb2Sin-(n=1-6) 团簇的几何构型、电子性质和磁性的理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了 (n=1～6)团簇的几何结构和电子性质．结果发现 (n=1～6)团簇只是在相应的Nb2Sin团簇的结构基础上发生了微小畸变．其中 团簇结构变化较为严重．对平均束缚能和分裂能的研究发现, 团簇的平均束缚能和分裂能均明显高于相应的Nb2Sin团簇,表明增加一个电子可以提高Nb2Sin(n=1～6)团簇的稳定性．通过对最低能构型的分裂能的研究发现, 团簇和Nb2Si3团簇分别是 和Nb2Sin(n=1～6)团簇中所有最低能构型中最稳定的．对电荷自然布局的研究发现,在 团簇中出现了电子反转．而对于Nb2Sin(n=1～6)团簇,当n=4～6时出现电子反转现象, n=1～2时电子转移符合常规． 对HOMO-LUMO能隙的研究结果表明,除了n=1,6外,其余 (n=2～5)团簇最低能结构的HOMO-LUMO 能隙均小于相应的Nb2Sin团簇,说明在这些团簇中增加一个电子增强了团簇的化学活性,但是当n=1、6时增加一个电子,该团簇的化学活性反而降低了．对于 (n=1～6)团簇来讲, 和 团簇分别成为 (n=1～6)团簇中化学稳定性最强和化学活性最强的．且 (n=1~6)团簇呈现半导体属性．对磁矩的研究结果表明, (n=1～6) 团簇的最低能结构的总磁矩均为1.00μB,两个Nb原子的局域磁矩方向,除了 团簇有一个铌原子与总磁矩相反外,其余均与总磁矩方向相同．说明各团簇中两个铌原子和硅原子对磁矩的贡献不同,方向也不完全相同．     

Nb2Sin+ ( n = 1～6)团簇的密度泛函理论研究

运用密度泛函方法在在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了Nb2Sin+(n=1～6)团簇的几何结构和电子性质．结果发现最低能Nb2Sin+团簇除了n=5,6发生了微小畸变外,其余基本保持了相应的中性Nb2Sin[(n=1～6)]团簇的结构．且除了Nb2Si+团簇外,所有的最低能结构都是自旋二重态,电子态也都为2A;由原子平均束缚能和分裂能可知,Nb2Sin+团簇的热力学稳定性比相应的Nb2Sin团簇[(n=1～6)]强,说明失去一个电子增加了团簇的热力学稳定性.且Nb2Si3+团簇的热力学稳定性是Nb2Sin+(n=1～6)团簇中最强的．从绝热电离势(AIP)和垂直电离势(VIP)的结果发现,由于VIP与AIP差值很小,说明 Nb2Sin+团簇和Nb2Sin 团簇[(n=1～6)]结构的构型相同.Nb2Si团簇的AIP值具有最小值6.623eV,表明在实验上很容易得到它们的阳离子形式且在质谱中可观测到较高的峰值．对HOMO-LUMO能隙的研究表明与相应的Nb2Sin(n=1～6)团簇相比,Nb2Sin+(n=1～6)团簇的HOMO-LUMO能级除了n=2,6外普遍增大,说明Nb2Sin+团簇的化学稳定性强于Nb2Sin团簇[(n=1～6)],并且除了Nb2Si3+团簇外都是半导体性的．由Mulliken电荷布局得出团簇的总磁矩和原子局域磁矩,表明Nb2Si+团簇的总磁矩最大,为3.0μB,呈现为铁磁质．硅原子则在不同的团簇中表现为顺磁性或抗磁性．     

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.     

Nb_2 Si_n^+(n=1～6)团簇的密度泛函理论研究北大核心CSCD

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了Nb2Sin+(n=1～6)团簇的几何结构和电子性质.结果发现最低能Nb2Sin+团簇除了n=5,6发生了微小畸变外,其余基本保持了相应的中性Nb2Sin[(n=1～6)]团簇的结构.且除了Nb2Si+团簇外,所有的最低能结构都是自旋二重态,电子态也都为2A;由原子平均束缚能和分裂能可知,Nb2Sin+团簇的热力学稳定性比相应的Nb2Sin团簇[(n=1～6)]强,说明失去一个电子增加了团簇的热力学稳定性.且Nb2Si3+团簇的热力学稳定性是Nb2Sin+(n=1～6)团簇中最强的.从绝热电离势(AIP)和垂直电离势(VIP)的结果发现,由于VIP与AIP差值很小,说明Nb2Sin+团簇和Nb2Sin团簇[(n=1～6)]结构的构型相同.Nb2Si团簇的AIP值具有最小值6.623eV,表明在实验上很容易得到它们的阳离子形式且在质谱中可观测到较高的峰值.对HOMO-LUMO能隙的研究表明与相应的Nb2Sin(n=1～6)团簇相比,Nb2Sin+(n=1～6)团簇的HOMO-LUMO能级除了n=2,6外普遍增大,说明Nb2Sin+团簇的化学稳定性强于Nb2Sin团簇[(n=1～6)],并且除了Nb2Si3+团簇外都是半导体性的.由Mulliken电荷布局得出团簇的总磁矩和原子局域磁矩,表明Nb2Si+团簇的总磁矩最大,为3.0μB,呈现为铁磁质.硅原子则在不同的团簇中表现为顺磁性或抗磁性.     

Nb_2Si_n~-(n=1～6)团簇的几何构型、电子性质和磁性的理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了Nb2Sin-(n=1~6)团簇的几何结构和电子性质.结果发现Nb2Sin-(n=1~6)团簇只是在相应的Nb2Sin团簇的结构基础上发生了微小畸变.其中Nb2Si-6团簇结构变化较为严重.对平均束缚能和分裂能的研究发现,Nb2Sin-(n=1~6)团簇的平均束缚能和分裂能均明显高于相应的Nb2Sin团簇,表明增加一个电子可以提高Nb2Sin(n=1~6)团簇的稳定性.通过对最低能构型的分裂能的研究发现,Nb2Si-3团簇和Nb2Si3团簇分别是Nb2Sin-和Nb2Sin(n=1~6)团簇中所有最低能构型中最稳定的.对电荷自然布局的研究发现,在Nb2Sin-(n=1~6)团簇中出现了电子反转.而对于Nb2Sin(n=1~6)团簇,当n=4~6时出现电子反转现象,n=1~2时电子转移符合常规.对HOMO-LUMO能隙的研究结果表明,除了n=1,6外,其余Nb2Sin-(n=2~5)团簇最低能结构的HOMO-LUMO能隙均小于相应的Nb2Sin团簇,说明在这些团簇中增加一个电子增强了团簇的化学活性,但是当n=1、6时增加一个电子,该团簇的化学活性反而降低了.对于Nb2Sin-(n=1~6)团簇来讲,Nb2Si-2和Nb2Si-5团簇分别成为Nb2Sin-(n=1~6)团簇中化学稳定性最强和化学活性最强的.且Nb2Sin-(n=1~6)团簇呈现半导体属性.对磁矩的研究结果表明,Nb2Sin-(n=1~6)团簇的最低能结构的总磁矩均为1.00μB,两个Nb原子的局域磁矩方向,除了Nb2Si5-团簇有一个铌原子与总磁矩相反外,其余均与总磁矩方向相同.说明各团簇中两个铌原子和硅原子对磁矩的贡献不同,方向也不完全相同.     

Pdn(n=1~9)团簇的结构及磁性的第一性原理计算简

采用密度泛函理论中的广义梯度近似泛函BPW91和三参数杂化密度泛函B3LYP对Pdn(n=1~9)团簇的结构、稳定性和磁性进行了详细的计算.两种泛函得到了相同的稳定结构,除n=3、4外,两种方法得到的基态结构是完全一致的,但在n=3、4时用三参数杂化密度泛函B3LYP得到的基态结构与文献[8,9,23]的相同.两种方法得到的平均配位数和平均键长有相似的变化规律,总体上随团簇尺寸的增大而增大,n=2~5时,增幅较大,n=5~9时,增幅较小.两种方法得到团簇能量的二阶差分、分裂能在n=4时均有较大的值,说明相对应的团簇具有较高的稳定性、较低的化学活性.两种方法得到团簇的平均每原子磁矩随团簇尺寸的增大有逐渐减小的趋势,个别团簇有振荡.结果表明两种泛函都可以描述团簇结构、稳定性和磁性的演变规律,但B3LYP泛函可以更加精确地描述Pdn团簇的结构演化.     

Pdn(n=1-9)团簇的结构及磁性的第一性原理计算

采用密度泛函理论中的广义梯度近似泛函BPW91和三参数杂化密度泛函B3LYP对Pdn(n=1-9)团簇的结构、稳定性和磁性进行了详细的计算. 两种泛函得到了相同的稳定结构, 除n=3、4外, 两种方法得到的基态结构是完全一致的, 但在n=3、4时用三参数杂化密度泛函B3LYP得到的基态结构与文献[8,9,23]的相同. 两种方法得到的平均配位数和平均键长有相似的变化规律, 总体上随团簇尺寸的增大而增大, n=2-5时, 增幅较大, n=5-9时, 增幅较小. 两种方法得到团簇能量的二阶差分、分裂能在n=4时均有较大的值, 说明相对应的团簇具有较高的稳定性、较低的化学活性. 两种方法得到团簇的平均每原子磁矩随团簇尺寸的增大有逐渐减小的趋势, 个别团簇有振荡. 结果表明两种泛函都可以描述团簇结构、稳定性和磁性的演变规律, 但B3LYP泛函可以更加精确地描述Pdn团簇的结构演化.     

第十五届全国原子与分子物理学术会议:大尺寸贵金属纳米团簇热力学性质的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法和原子嵌入模型势模拟了大尺寸金（n=1136--1556）、银（n=1088--1724）、铜（n=1000--1600）、铂（n=1004--1800）原子纳米团簇的熔化过程,得出了相应纳米团簇的势能随温度的变化曲线以及热容量随温度的变化曲线,研究了各种原子纳米团簇熔点与其团簇尺寸的关系。模拟结果表明团簇的熔点随团簇尺寸增大而升高,并逐渐向大块晶体靠拢。所有纳米团簇在熔化过程中在熔点附近都出现负热容现象,通过对团簇熔化前后结构的比较研,分析了导致这种现象的原因。     

Nb2Sin+(n=1～6)团簇的密度泛函理论研究

运用密度泛函方法在(U) B3LYP/LanL2DZ水平上研究了Nb2Sin+ (n=1～6)团簇的几何结构和电子性质.结果发现最低能Nb2Si+团簇除了n=5,6发生了微小畸变外,其余基本保持了相应的中性Nb2Sin[(n=1～6)]团簇的结构,且除了Nb2Si+团簇外,所有的最低能结构都是自旋二重态,电子态也都为2A;由原子平均束缚能和分裂能可知,Nb2Si+团簇的热力学稳定性比相应的Nb2Sin团簇[(n=1～6)]强,说明失去一个电子增加了团簇的热力学稳定性.且Nb2Si+团簇的热力学稳定性是Nb2Si+ (n=1～6)团簇中最强的.从绝热电离势(ALP)和垂直电离势(VIP)的结果发现,由于VIP与AIP差值很小,说明Nb2Si+团簇和Nb2Sin团簇[(n=1～6)]结构的构型相同.Nb2Si团簇的AIP值具有最小值6.623eV,表明在实验上很容易得到它们的阳离子形式且在质谱中可观测到较高的峰值.对HOMO-LUMO能隙的研究表明与相应的Nb2Sin(n=1～6)团簇相比,Nb2Sin+ (n=1～6)团簇的HOMO-LUMO能级除了n=2,6外普遍增大,说明Nb2Si+团簇的化学稳定性强于Nb2Sin团簇[(n=1～6)],并且除了Nb2Si[团簇外都是半导体性的.由Mulliken电荷布局得出团簇的总磁矩和原子局域磁矩,表明Nb2Si+团簇的总磁矩最大,为3.0μB,呈现为铁磁质.硅原子则在不同的团簇中表现为顺磁性或抗磁性.     

Nin(n=1-9)小团簇的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对Nin(n=1-9)团簇的结构, 稳定性和磁性进行了详细的研究. 得到了一些以前文献中没有提到的稳定结构, 并与其它方法得到的结构进行了比较, 得到的最稳定结构与实验结果相一致. 团簇能量的二阶差分、分裂能、HOMO-LUMO能隙随团簇尺寸的演化都没有表现出明显的奇偶振荡行为, 但在n=5、7时均有较大的值, 说明相对应的团簇具有较高的稳定性、较低的化学活性. 团簇磁性的研究表明团簇的平均每原子磁矩随团簇尺寸的增加有一定振荡, 但有逐渐减小的趋势, n≥5时团簇的构型对团簇磁性的影响较小.     

大尺寸贵金属纳米团簇热力学性质的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法和原子嵌入势模拟了大尺寸金(n=1136～1556)、银(n=1088～1724)、铜(n=1000～1600)、铂(n=1004～1800)原子纳米团簇的熔化过程,得出了相应纳米团簇的势能随温度的变化曲线以及热容量随温度的变化曲线,研究了各种原子纳米团簇熔点与其团簇尺寸的关系.模拟结果表明团簇的熔点随团簇尺寸增大而升高,并逐渐向大块晶体靠拢.所有纳米团簇在熔化过程中在熔点附近都出现负热容现象,通过对团簇熔化前后结构的比较,分析了导致这种现象的原因.     

(CuSe)_n(n=1-10)团簇结构稳定性与磁性的理论研究

本文采用包含广义梯度近似的密度泛函理论对铜、硒二元团簇(CuSe)_n(n=1-10)的结构稳定性与磁性质进行系统的研究,发现:(CuSe)_n(n=1-10)二元团簇的原子总数为8时几何结构出现由平面向立体的转变行为,且Cu3Se3为"幻数"构型.同时,(CuSe)_n(n=1-10)团簇的平均结合能比同尺寸单质铜团簇的大,因此混合团簇(CuSe)_n(n=1-10)具有比单质铜团簇更强的稳定性;另外,根据(CuSe)_n(n=1-10)团簇的二阶差分能和HOMO-LUMO能隙随尺寸增加的演化趋势可获知,Cu8Se8的结构极其稳定.最后,对团簇磁性的研究发现,铜硒团簇展现出比较特别的磁性,其中,Cu3Se3的总磁矩为3μB,且磁性主要来源于硒原子,而当n=4,6,8和10时,(CuSe)_n(n=1-10)团簇磁性出现淬灭现象.     

AgGe_n(n=1～17)团簇:几何结构,稳定性和电子性质

利用密度泛函理论的B3LYP/LanL2DZ方法,对AgGe_n(n=1～17)团簇进行了系统的研究,较小的AgGe_m(n=1～11)和相对较大的AgGe_n(n=12～17)团簇出现了不同的生长方式.从n=12开始,形成了银原子被锗原子完全包围的笼状结构.根据AgGe_n团簇的分裂能和二阶能量差分,预测了AgGe_n(n=1～17)团簇的幻数为n=5、10、12和15.Mulliken电荷布局分析显示电荷转移的方向和团簇的大小与掺杂的金属种类有关.通过分析振动光谱,研究了团簇的动态稳定性,在实验中明显的红外谱和拉曼谱能被用来区别团簇结构.