Structures and electronic properties of AUn-1Cu and AUn （n ≤ 9） clusters

A systematic study on the structure and electronic properties of gold clusters doped each with one copper atom has been performed using the density functional theory. The average bond lengths in the Aun-1Cu （n ≤ 9） bimetallic clusters are shorter than those in the corresponding pure gold clusters. The ionization potentials of the bimetallic clusters Aun-1Cu （n 〈 9） are larger than those of the corresponding homoatomic gold clusters except for Aus. The energy gaps of the Au-Cu binary clusters are narrower than those of the Aun clusters except AuCu and Au3Cu. No obvious even-odd effect exists in the variations of the electron affinities and ionization potentials for the Aun-1Cu （n ≤ 9） clusters, which is in contrast to the case of gold clusters Aun.     

First-Principles Study of Geometries,Stabilities and Electronic Properties of Ca2Sin （n=1-11） Clusters

The equilibrium geometries, relative stabilities, and electronic properties of Ca2Sin （n = 1-11） clusters have been systematically investigated by using the density function theory at the 6-311G （d） level The optimized geometries indicate that the most stable isomers have three-dimensional structures for n = 3-11. The electronic properties of Ca2 Sin （n = 1-11） dusters axe obtained through the analysis of the natural charge population, natural electron configuration, vertical ionization potential, and vertical electron affinity. The results show that the charges in corresponding Ca2Sin clusters transfer from the Ca atoms to the Sin host. Based on the obtained lowest-energy geometries, the size dependence of cluster properties, such as averaged binding energies, fragmentation energies, second-order energy differences, HOMO- LUMO gaps and chemical hardness, are deeply discussed.     

Density Functional Study of Physical and Chemical Properties of Nano Size Boron Clusters: Bn (n=13～20)

采用密度泛函理论B3LYP与6-311++G方法研究了硼簇B_n(n=13～20)的电子和几何结构、总能量、结合能、谐波频率、点对称性、电荷分布、偶极矩、化学键以及最高分子占据轨道和最低分子占轨道能量差．此外,借助第一和第二能级差确定最稳定的硼簇尺寸．研究表明硼簇几乎所有的物理性质有尺寸依赖性,双环管状结构的B₂₀具有最高平均结合能．内有一原子的二十面体结构的B₁₃不具有稳定构型,这种结构转变为开放式笼状．B₂₀出现二维到三维的结构转变．Mulliken分析表明电荷分布有x-z和y-z平面对称．硼簇的平面稳定性可以通过离域键(π键和α键)以及多中心键来解释．     

Unique Magnetic Moment and Electronic Properties for Fe（MgO）n（n=1-8） Clusters： First-Principles Calculations

The geometries and electronic properties of Fe（MgO）n are systematically investigated by the density functional theory. The results show that the doped Fe atom is prone to bond with the O atom, and Fe almost does not disturb the frame of （MgO）n. The second-order energy difference, the fragmentation energies and the electron amnities show that Fe（MgO）4 and Fe（MgO）6 possess relatively higher stabilities. The HOMO-LUMO gaps of Fe（MgO）n decrease obviously as compared with （MgO）n. Almost equal unpaired electrons of the 3d state of the Fe atom in Fe（MgO）n result in a nearly equal magnetic moment of Fe（MgO）n.     

基于密度泛函理论的PdnZr（n=2-8）团簇的结构和性质研究

利用密度泛函理论中的B3LYP/LanL2DZ方法对PdnZr (n = 2–8)团簇的几何结构、稳定性、电子性质进行了研究。在优化出的结构的基础上,讨论了PdnZr (n = 2–8) 团簇的生长模式,计算了团簇基态的平均结合能,离解能,二阶能量差分以及最高占据轨道与最低空轨道之间的能隙。研究表明,较大尺度的PdnZr (n = 2–8)团簇的基态是通过在Pdn-1Zr的基础上增加一个Pd原子并与其中的Zr原子相连而形成的;在纯钯团簇中掺杂锆原子后可以提高团簇的稳定性,多数情况下可以降低团簇的化学反应活性;PdnZr(n=2-8)基态团簇中的电荷转移总是从Zr原子到其他Pd原子。     

GenMn（n≤8）团簇的电子结构与磁性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论下广义梯度近似方法,对Mn掺杂Ge基半导体团簇 GenMn（n≤8）的结构与磁性进行了理论研究。结果表明：GenMn（n≤8）的最稳定构型与相应的Gen+1团簇相似。Mn掺杂后团簇的原子平均结合能与纯锗团簇比较近似;能量二次差分表明：Ge3Mn和Ge5Mn团簇较相邻团簇表现出较高的稳定性;当n=1,3和6时,HMO-LUMO能隙较大,n=2时,能隙较小,说明GeMn、Ge3Mn和Ge6Mn具有相对较好的化学稳定性,而Ge2Mn具有较高的化学活性。对GenMn（n≤8）团簇的磁性研究发现,除Ge8Mn的总磁矩为1μB外,其他团簇的总磁矩均为3μB,且团簇的磁性主要来源于Mn原子。     

第一性原理比较研究MnPm (M=Al, Ga, and In,2≤n+m≤3)团簇

利用密度泛函理论对MnPm (M=Al,Ga,and In)团簇的几何和电子结构性质及稳定性进行了研究。结果表明,三原子的MnPm团簇是二重态,而单体则是三重态。富P的MP2团簇是具有C2V对称性的等腰三角形结构,而富M的M2P团簇则是具有Cs对称性的三角形结构。在三原子磷化物团簇中,MP2团簇比M2P团簇稳定,而后者中M-P键的强度比前者强。对于这些小的磷化物团簇,电离势高于裂解能,表明裂解比电离占优势。 Ga2P比Al2P和In2P的HOMO-LUMO能隙和电离势都高,归咎于在富金属的M2P团簇中,相对较强的Ga-P键。     

第一性原理计算LiNBe(N=1～12)团簇的基态结构及其电子性质

从第一性原理出发利用密度泛函理论(DFT)计算了LiNBe(N=1-12)团簇的基态结构及其电子性质.计算结果表明:铍掺杂锂团簇LiNBe(N=1-12)的基态结构相当于Be原子取代LiN 1主团簇基态结构中一个Li原子的位置;当团簇尺寸N≥6时,杂质原子Be被束缚在主团簇笼子内;随着团簇尺寸增大,团簇的离解能和二阶能量差分均出现了奇-偶振荡;从结构稳定性上来看,Li6Be是个幻数团簇.     

Con+,Con,Con -(n≤5)团簇的密度泛函理论研究

本文采用基于自旋极化的密度泛函理论系统研究了Con+,Con,Con- (n≤5)团簇的几何结构和电子结构特性.随尺寸的递增,Con,Con± (n≤5)团簇的基态几何结构由一维演变为三维的几何构型.总磁矩随尺寸的增加线性递增,并呈现奇偶交替的现象,从Con,Con±(n≤5)团簇系统中分离一个Co原子带正电的团簇体系需要的能量相对较大.本文对体系的电子亲和能(EA)以及离化势(IP)也进行了讨论.     

第一性原理比较研究MnPm(M=Al,Ga,In,2≤n+m≤3)团簇

利用密度泛函理论对MnPm (M=Al,Ga,and In,2≤n+m≤3)团簇的几何和电子结构性质及稳定性进行了研究.结果表明,三原子的MnPm团簇是二重态,而单体则是三重态.富P的MP2团簇是具有C2V对称性的等腰三角形结构,而富M的M2P团簇则是具有Cs对称性的三角形结构.在三原子磷化物团簇中,MP2团簇比M2P团簇稳定,而后者中M-P键的强度比前者强.对于这些小的磷化物团簇,电离势高于裂解能,表明裂解比电离占优势.Ga2P比Al2P和In2P的HOMO-LUMO能隙和电离势都高,归咎于在富金属的M2P团簇中,相对较强的Ga-P键.     

Mon(n=2-13)和MonC(n=1-12)团簇的几何结构和电子结构

结合遗传算法和CALYPSO软件,采用密度泛函理论,对Mo_n(n=2-13)及Mo_nC(n=1-12)团簇基态的几何结构与电子结构展开详细研究.通过计算其基态结构的平均键长、平均结合能、二阶差分能、分裂能和前线轨道能级,对基态结构的稳定性随总原子数变化的关系展开了研究.计算结果表明,Mo_n团簇基态结构的稳定性可通过掺杂单个C原子而提高.综合团簇的二阶差分能、分裂能可知,n=6,9时Mo_n团簇的稳定性较高,n=4,7,10时Mo_nC团簇的稳定性较高.     

Al12N、Al12B团簇结构和电子性质的密度泛函计算

利用密度泛函理论研究了Al12N和Al12B团簇的原子结构和电子性质,通过各种异构体的比较,发现两种掺杂团簇的最低能量结构都是完好的二十面体(Ih)结构,N(B)原子占据在二十面体的中心.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.在Al-N之间发生较大的电荷转移.因此我们建议把Al12N团簇看作是碱金属超原子,Al12B团簇看作是卤素超原子,用来构造团簇组装固体.     

ZnSe小团簇结构稳定性和电子性质研究

文章研究了小尺寸的(ZnSe)n团簇(n=2-16)的结构和电子性质.通过手工搭建得到团簇结构,用DMol软件包进行结构优化和能量计算,最后分析计算结果 .研究结果表明,对于n=2-4,平面环状结构的能量最低;对于n=5,非平面环状结构的能量最低;对于n=6-12,空心笼状结构的能量最低;对于n=13,核-壳笼状结构的能量最低;对于n=14-16,依旧是空心笼状结构的能量最低.通过分析(ZnSe)_n团簇(n=2-16)的电子性质,我们可以得到,(ZnSe)_9团簇、(ZnSe)_(12)团簇具有很好的稳定性.     

二十面体Sc13，Sc13¬+1，Sc13¬-1团簇的稳定性与电子结构研究

采用密度泛函理论框架下的广义梯度近似(DFT/GGA),对Sc13团簇进行了几何结构优化,得到13原子钪团簇的基态结构为正二十面体(Ih),在此基础上对二十面体(Ih)Sc13, Sc13¬+1和Sc13-1团簇的稳定性、电子结构磁矩进行研究.结果发现Sc13,Sc13¬+1和Sc13¬-1团簇都在Ih结构时最稳定,该尺寸团簇的稳定性主要由二十面体密堆积构型决定;带电能使团簇的结构稍稍收缩从而使团簇的稳定性有所增强;团簇的键长和对称性对团簇的磁矩有很明显的影响.     

FeBN(N≤15)团簇结构、电子性质和磁性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(Generalized Gradient Approximation, GGA)方法, 对不同自旋多重度的FeBN(N≤15)团簇的平衡几何结构、电子性质和磁性进行了研究. 团簇基态结构的平均结合能、二阶能量差分和能隙均表明FeB8、FeB12和FeB14团簇较相邻团簇稳定. 团簇基态结构中Fe原子的d轨道和B原子的p轨道存在着明显的杂化. 团簇基态结构的总磁矩主要来自Fe原子3d轨道的贡献, 且总磁矩随团簇尺寸增大呈现奇偶振荡.     

Ge_nMn(n≤8)团簇的电子结构与磁性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论下广义梯度近似方法,对Mn掺杂Ge基半导体团簇Ge_nMn(n≤8)的结构与磁性进行了理论研究.结果表明:Ge_nMn(n≤8)的最稳定构型与相应的Ge_(n+1)团簇相似.Mn掺杂后团簇的原子平均结合能与纯锗团簇比较近似;能量二次差分表明:Ge_3Mn和Ge_5Mn团簇较相邻团簇表现出较高的稳定性;当n=1,3和6时,HMO-LUMO能隙较大,n=2时,能隙较小,说明GeMn、Ge_3Mn和Ge_6Mn具有相对较好的化学稳定性,而Ge_2Mn具有较高的化学活性.对Ge_nMn(n≤8)团簇的磁性研究发现,除Ge_8Mn的总磁矩为1μB外,其他团簇的总磁矩均为3μB,且团簇的磁性主要来源于Mn原子.     

Density Functional Theory Study on Electronic and Magnetic Properties of Mn-doped (MgO)n (n=2～10) Clusters

利用密度泛函理论方法优化了纯的和M_n原子掺杂的(MgO)_n (n=2～10)团簇的几何结构. 在Mn原子掺杂的氧化镁结构中, 获得了一系列的同分异构体和与之相对应的总能量.MnMg_n-1O_n(n=2～10)的几何构型显示Mn原子优先取代低配位的Mg原子. 结构稳定性分析表明,除了(MgO)₁₀团簇外,其它纯的和掺杂结构的平均结合能均随着团簇的增大而增强. MnMg_n-1O_n团簇的二阶能量差结果表明MnMg₅O₆和MnMg₈O₉比相邻的团簇表现出更高的相对稳定性. 除了MnMgO₂团簇的磁矩为3.00 μB外,其它掺杂结构的磁矩均为5 μB左右. 它们的磁性主要受电荷转移大小、原子在结构中的位置以及结构尺寸所影响.     

Si6N2团簇结构与性质的密度泛函理论研究

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Si6N2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16个可能的异构体.Si6N2团簇的最稳定结构是有4个Si-N键和4个Si-Si键的三维结构.自然键轨道方法分析成键性质的结果表明,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1359.14cm-1和1366.29cm-1处;并计算了Si6N2团簇的最稳定结构的极化率和超极化率.     

Bn-1Li(n=2~13)掺杂团簇的几何结构和电子性质

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法得到了Bn-1Li (n=2~13)小团簇的平衡几何结构. 计算并分析了基态掺杂团簇的平均结合能、能量二阶差分、能级间隙、电离势、振动光谱和极化率. 结果表明：Li原子总是处于主团簇的外围以配位数最少的方式与主团簇结合,有的甚至是吸附在主团簇上面. 随着锂原子所占百分比的降低,掺杂团簇的稳定性迅速提高. 高浓度的掺杂(Li, B比为1：1或1：2)可以大幅度提高团簇的化学活性和金属性,但同时会降低其稳定性. B3Li和B5Li是幻数团簇.     

Tin-mZrmO2n(n=2-7，0≤m≤n)团簇结构和稳定性研究

应用密度泛函理论中的B3LYP方法对Tin-mZrmO2n (n = 2-7,0≤m≤n) 团簇的基态几何结构、相对稳定性和电子结构进行了理论研究.结果表明,与桥氧链接的Ti原子被Zr原子取代后形成的混合团簇较为稳定;在团簇尺寸一定的条件下（即n相同）,随着Zr原子数m的增加,团簇的结合能基本呈线性增大,团簇的稳定性增强;Ti、Zr、O原子之间发生了电荷转移现象,形成了稳定的Ti-O-Zr键.