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.     

过渡金属原子钴掺杂硅团簇CoSi6-9的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论对CoSin(n=6-9)中性团簇的几何结构演化和电子结构性质进行研究,结果表明Co掺杂硅团簇的最小笼状尺寸是n=9,其中Co原子被扭曲状的Si9棱柱包拢。CoSi8团簇由于存在多个能量相近的异构体,导致团簇的吸附活性降低。自然电荷布局分析表明对于笼状的Co@Si9团簇,其电荷主要分布在外围的硅笼,内部的Co原子通过spd杂化与外部硅笼成键,这保持了笼状团簇的稳定。     

过渡金属原子钴掺杂硅团簇CoSi6-9的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论对CoSin(n=6-9)中性团簇的几何结构演化和电子结构性质进行研究,结果表明Co掺杂硅团簇的最小笼状尺寸是n=9,其中Co原子被扭曲状的Si9棱柱包拢。CoSi8团簇由于存在多个能量相近的异构体,导致团簇的吸附活性降低。自然电荷布局分析表明对于笼状的Co@Si9团簇,其电荷主要分布在外围的硅笼,内部的Co原子通过spd杂化与外部硅笼成键,这保持了笼状团簇的稳定。     

中性及其带电Cu_n(n=12-16)团簇体系的几何和电子结构的密度泛函理论研究

结合半经验Gupta原子间相互作用势及遗传算法,采用密度泛函方法系统计算研究了中性及带电Cu_n、Cu_n~±(n=12-16)团簇的基态与低激发态的几何结构与电子结构.结果表明:带电明显影响团簇结构稳定性,除Cu_(12)~-及Cu_(15)~+基态结构与相应中性团簇(Cu_(12)及Cu_(15)一致外,其它带电团簇基态结构与相应中性团簇均不相同;带电对团簇近基态同分异构现象也产生影响,全部带正电Cu_n~+(n=12-16)团簇均出现近基态同分异构体,而对中性及带负电团簇同分异构现象并不明显;计算所得Cu_n(n=12-16)团簇的电子离化能、电子亲和势及能隙的变化趋势均与实验结果相一致.     

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     

密度泛函理论研究SiCmN团簇

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-311G*方法,对SiCmN(m=1-7)团簇的几何构型、振动频率和基态能量等性质进行了研究,讨论了化学键的特征和热力学稳定性。振动频率和振动强度被用来判断体系的基态结构。结果表明,m=1~5的团簇为线状结构,m=6、7的团簇为环状结构。m增大过程中,线状团簇自旋多重度均为2,而环状团簇出现2、4和6自旋多重度。能量的二次差分值表明m为奇数的团簇比m为偶数的更为稳定。     

密度泛函理论研究SiCmN团簇

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-311G*方法,对SiCmN(m=1-7)团簇的几何构型、振动频率和基态能量等性质进行了研究,讨论了化学键的特征和热力学稳定性。振动频率和振动强度被用来判断体系的基态结构。结果表明,m=1~5的团簇为线状结构,m=6、7的团簇为环状结构。m增大过程中,线状团簇自旋多重度均为2,而环状团簇出现2、4和6自旋多重度。能量的二次差分值表明m为奇数的团簇比m为偶数的更为稳定。     

Mg-Al-N三元团簇的密度泛函理论研究

运用杂化密度泛函方法B3LYP在6-311+G^*计算水平上研究Mg_xAl_yN(x,y=1-5)团簇的结构.对Mg_xAl_yN团簇最低能量结构的稳定性和电子特性进行研究.结果表明,Mg_xAl_yN(x+y≤4)团簇的构型主要是平面结构.Mg_xAl_yN团簇的最低能量结构主要是由Al_nN或Mg_x-1Al_y+1N的构型演变而来.Mg_xAl_yN团簇离解成原子或者较小团簇是相对稳定的.和相邻团簇相比,MgAl₃N和Mg₃Al₃N拥有较高的稳定性.随着团簇尺寸的增加,Mg_xAl_yN团簇同时表现出共价键,离子键和金属键的特点.另外,随着团簇尺寸的增加,团簇的垂直电离势和电子亲合能呈现小的震荡,但并没发现整体的变化规律.     

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．     

B36团簇组装一维纳米线的密度泛函研究

采用密度泛函理论计算方法系统研究了B₃₆团簇组装一维纳米线的几何结构、电子结构及稳定性.发现两种不同构型的B₃₆团簇组装纳米线静态结构能量相同,且均为动力学稳定结构,但二者电子结构明显不同:分别呈现出半金属和小带隙半导体特征.对两类纳米线的H原子吸附显示:半金属纳米线转变为半导体,而半导体纳米线仍保持为半导体,但带隙明显增大.表明H原子吸附对于B₃₆团簇组装纳米线的电子结构具有明显的调控作用.     

密度泛函理论研究Nin,Ni±n(n=1~5)团簇的结构和电子性质简

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了中性及带电Ni小团簇的基态几何结构和电子结构特性.对中性Nin(n=1~5)团簇,除去一个电子对基态几何结构所引起的变化相比增加一个电子所引起的影响要更加明显.n=4时,Ni+4,Ni4以及Ni-4较之相邻个体具有较大的能隙,但在所讨论的尺寸范围内,没有找到幻数结构.随着原子数的递增,Ni+n,Nin,Nin(n=1~5)团簇体系的磁矩总体呈上升趋势,值得关注的是:添加一个电子能够显著增强中性体系的磁性.讨论了与实验结论符合较好的绝热电子亲和能(AEAs)以及绝热离化势(AIPs).     

密度泛函理论研究Nin,Nin±(n=1-5)团簇的结构和电子性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了中性及带电Ni小团簇的基态几何结构和电子结构特性。对中性Nin(n=1-5)团簇,除去一个电子对基态几何结构所引起的变化相比增加一个电子所引起的影响要更加明显。n=4时,Ni+4,Ni4以及Ni4-较之相邻个体具有较大的能隙,但在所讨论的尺寸范围内,没有找到幻数结构。随着原子数的递增,Nin+,Nin,Nin-(n=1-5)团簇体系的磁矩总体呈上升趋势,值得关注的是：添加一个电子能够显著增强中性体系的磁性。 讨论了与实验结论符合较好的绝热电子亲和能（AEAs）以及绝热离化势（AIPs）。     

BN管状团簇到单壁纳米管的几何结构和电子性质

利用密度泛函理论(DFT),对氮化硼(BN)管状团簇的几何结构、稳定性和电子性质进行了研究.选取合适的BN结构单元作为结构生长基元,采用逐层生长的方式计算得到有限长度、不同截面尺寸的稳定管状团簇.结构中B-N交替排列,结构组成中的四元环和六元环数目均符合一般表达式.计算结果表明,通过适当组装管状团簇以及碳原子掺杂,可以制备出带隙可调的单壁氮化硼纳米管.     

Geometrical and electronic structures of CunC±, CunC2± (n = 1–5) clusters: A first-principles study

The geometrical and electronic structures of Cu_nC^±, Cu_nC₂^± (n =?1–5) clusters have been investigated using spin-polarized DFT calculations. There are much more differences in ground-state structures of Cu_nC^± (n =?2–5) and Cu_nC₂^± (n =?1–4) clusters. The planar structure plays a dominated role in Cu_nC₂^± (n =?1–5) clusters with two C atoms always bonding together, and leads to Cu clusters catalyzing carbon nanofibers effectively. The HOMO-LUMO energy gaps of Cu_nC^±, Cu_nC₂^± (n =?1–5) clusters show obviously even-odd oscillation. According to the fragmentation energy of neutral and charged Cu_nC, Cu_nC₂ (n =?1–5) clusters, we predict that the carbon nanofibers prepared in experiments are electropositive.     

Ga_(2n)(n=1～4)团簇自旋极化机理的密度泛函理论研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似(GGA)下对Ga_(2n)(n=1～4)团簇进行了几何结构优化和结合能计算,并对其电子结构及成键特性进行了分析.结果表明,Ga_2,Ga_4团簇的基态都是自旋极化态,Ga_6团簇的能量局域极小的八面体结构也具有自旋极化;这些团簇的最外层分子轨道的空间分布是对称的,最外层分子轨道之间的能量相差很小,最外层分子轨道的近简并引起了自旋极化;对称性较高的团簇容易形成近简并的最外层分子轨道.     

中性及其带电Cun(n=2-12)团簇体系的第一性原理计算研究

结合半经验原子间势及遗传算法,采用密度泛函理论,系统计算研究了Cun(n=2-12)及Cun±(n=2-12)的基态与低激发态的几何结构与电子结构.结果表明：对中性团簇在n=3-6时基态为平面结构,而对于带电体系n=3-5时基态为低维结构,其中平面结构都以三角形为基本单元;对含更多原子的立体结构,基态主要以五角双锥为基本结构单元,传统的高对称性结构在小铜团簇基态中不占优势;计算所得Cun(n=2-12)中性体系结合能与实验结果完全一致,而结合带电体系计算所得团簇电离能与亲和势也与实验相符合;团簇电子结构的相关曲线（电离能、亲和势、二阶差分能）均呈现明显的奇偶振荡现象,这与含偶数电子Cu团簇的相对高稳定性密切相关。     

中性和带电小钨团簇的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了中性和带电小钨团簇W_n（n＝3—6）的构型,得到了一些能量较低的结构,它们都有可能是团簇的基态.研究发现,这些团簇大多具有较低的自旋多重度：中性小钨团簇为自旋单态或三重态;带电小钨团簇为自旋双重态或四重态.当n>3时,小钨团簇具有三维立体结构.通过拟合光电子谱、计算垂直离化能并与实验值比较,进一步讨论了带负电小钨团簇的基态结构. 关键词： 小钨团簇 构型 密度泛函理论     

中性及其带电Cun(n=2-12)团簇体系的第一性原理计算研究

结合半经验原子间势及遗传算法，采用密度泛函理论，系统计算研究了Cun(n=2-12)及Cun±(n=2-12)的基态与低激发态的几何结构与电子结构.结果表明：对中性团簇在n=3-6时基态为平面结构，而对于带电体系n=3-5时基态为低维结构，其中平面结构都以三角形为基本单元；对含更多原子的立体结构，基态主要以五角双锥为基本结构单元，传统的高对称性结构在小铜团簇基态中不占优势；计算所得Cun(n=2-12)中性体系结合能与实验结果完全一致，而结合带电体系计算所得团簇电离能与亲和势也与实验相符合；团簇电子结构的相关曲线（电离能、亲和势、二阶差分能）均呈现明显的奇偶振荡现象，这与含偶数电子Cu团簇的相对高稳定性密切相关。     

Structures,stabilities, and electronic properties of F-doped Sin （n=1～12） clusters：Density functional theory investigation

The geometries, stabilities, and electronic properties of FSin （n=1～12） clusters are systematically investigated by using first-principles calculations based on the hybrid density-functional theory at the B3LYP/6-311G level. The geometries are found to undergo a structural change from two-dimensional to three-dimensional structure when the cluster size n equals 3. On the basis of the obtained lowest-energy geometries, the size dependencies of cluster properties, such as averaged binding energy, fragmentation energy, second-order energy difference, HOMO–LUMO （highest occupied molecular orbital–lowest unoccupied molecular orbital） gap and chemical hardness, are discussed. In addition, natural population analysis indicates that the F atom in the most stable FSin cluster is recorded as being negative and the charges always transfer from Si atoms to the F atom in the FSin clusters.