中等尺寸硫化锌团簇结构和稳定性

通过第一性原理方法研究中等尺寸硫化锌团簇(ZnS)_n(n=24,28,36,和48)的结构和稳定性.团簇初始结构主要通过手工搭建和从体材料中切割得来.研究表明:对于中等尺寸的团簇,空心的笼状和管状结构能量最低;随着团簇尺寸的增大,洋葱结构能量越来越低.此外,对中等尺寸硫化锌团簇,纤锌矿结构比闪锌矿结构更稳定.说明在小尺寸下,纤锌矿硫化锌结构更稳定.     

(C60)N团簇稳定结构的遗传算法研究

采用Pacheco-Ramalho相互作用势,结合改进的遗传算法研究了(C60)N团簇(N=3～25)的稳定结构与“幻数“序列,并研究了(C60)N 团簇的势能变化.结果表明:团簇的稳定结构与构成团簇的C60分子数目有密切的关系.随着C60分子数目的增大,团簇的稳态结构呈现出由层状变为壳状,然后又转变为层状结构的变化趋势.随着组成C60分子数的增多,团簇中分子的平均势能呈下降的趋势,下降的幅度随着分子数的增大而越来越小.     

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.     

Ti_(n-m)Zr_mO_(2n)(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Ti_(n-m)Zr_mO_(2n)(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.     

RhnAl(n=1-6)团簇结构和磁性的研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了RhnAl(n=1~6)团簇的结构和磁性。结果表明：Rhn-1Al和Rhn (n=2~7)团簇结构是相似的,结合能随团簇尺寸变化趋势一致,原子间的s,p,d轨道杂化使得RhnAl团簇更加稳定。几乎所有Rh原子都是电子受体,Al-Rh键长越小,Rh原子得电子就越多。团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献,Rh原子的4d轨道磁矩是Rh原子磁矩的主要部分。Al原子失去的电子越多,则其磁矩就相对越小。     

Rh_nAl(n=1～6)团簇结构和磁性的研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了Rh_nAl(n=1～6)团簇的结构和磁性.结果表明:Rh(_n-1)Al和Rh_n(n=2～7)团簇结构是相似的,结合能随团簇尺寸变化趋势一致,原子间的s,p,d轨道杂化使得Rh_nAl团簇更加稳定.几乎所有Rh原子都是电子受体,Al-Rh键长越小.Rh原子得电子就越多.团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献,Rh原子的4d轨道磁矩是Rh原子磁矩的主要部分.Al原子失去的电子越多,则其磁矩就相对越小.     

Sc12X团簇(X=B,C,N,Al,Si,P)的电子结构和稳定性

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似(GGA)研究二十面体Sc12X(X=B、C、N、Al、Si、P)中性和荷电团簇的电子结构和稳定性,系统计算了它们的基态束缚能(BE)、原子间平衡间距、最高占据轨道(HOMO)与最低占据轨道(LUMO)之间的能隙、局域电荷以及HOMO电子构型.研究表明,用C、Si原子或荷电后的B、N、Al、P离子分别替代团簇Sc13中心原子可以使其成为稳定的结构.Sc12X团簇束缚能改变的原因在于掺杂改变了中心原子或离子与表面原子的轨道杂化.     

WmCn(m+n≤7)团簇的几何结构与稳定性

利用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法在LANL2DZ基组水平上对W_mC_n(m+n≤7)团簇进行几何构型全优化,得出它们的基态结构,并计算基态结构的平均结合能、二阶能量差分、能隙及键级.结果表明:随着W原子个数的增加,团簇的结构由线性转变为平面,再转变为立体结构,其中自旋多重度未超过5;C原子的掺杂增强团簇的稳定性;分析团簇Wiberg键级可知,团簇中W-C键级明显大于W-W和C-C键级,表明W_mC_n(m+n≤7)团簇最容易形成W-C键.     

NiN (N=3～36)团簇的结构和稳定性研究

采用量子Sutton-Chen势和最速下降方法,研究了NiN (N=3~36)团簇的结构、点群对称性和稳定性. 模拟结果表明,Ni团簇的基态结构趋向于多样化,无序化;并且发现团簇的对称性与相对稳定性之间有密切的关系. 对称性高的团簇较为稳定. 并将Ni团簇的结构与实验结果做了比较,大部分吻合.     

GaSi_n(n=1-6)团簇结构和稳定性的第一性原理研究

采用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-311+G(d)水平下研究了GaSi_n(n=1-6)团簇的几何构型、电子性质、稳定性和振动特性.研究结果表明:GaSi_n(n=1-6)团簇基态结构基本保持了纯硅团簇的结构框架,Ga原子往往被吸附在Sin团簇的表面上.布局分析显示电子由Ga原子向Sin框架转移.平均束缚能和分裂能表明GaSi_3和GaSi_5团簇相对其他团簇具有较强的稳定性.振动特性研究表明:GaSi_n(n=1-6)团簇的IR活性最强振动模式主要是Ga原子与Sin结构之间的相对振动.极化率的研究表明,随着Si原子数的增多,GaSi_n团簇的非线形光学效应逐渐增强,更容易被外场极化.     

(CoAl)n (1 ≤ n ≤ 6)合金团簇的结构、稳定性和磁性理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似 (DFT-GGA)对(CoAl)n (1≤n≤6)合金团簇的几何、电子结构和磁性进行了系统的研究。计算结果表明(CoAl)n (1≤n≤6)合金团簇在基态附近出现许多能量十分接近的低能量态,有能量简并态存在,表现出经典的过渡金属密堆积结构;同时在(CoAl)5和(CoAl)6团簇中,有磁性双稳态存在。合金团簇的结合能随着团簇尺寸的增大而增大。CoAl团簇获得了最大的带隙,表现出强的化学惰性,带隙在n>3之后出现明显的奇偶变化规律,且整体呈下降趋势,这种现象源于团簇中共价键、离子键的相互竞争。(CoAl)n ( 1≤n≤6)的总磁矩随尺寸大小呈半梯形状的变化趋势,其中CoAl团簇的磁矩为2 μB,(CoAl)2,(CoAl)3 磁矩为4μB,(CoAl)4,(CoAl)5,(CoAl)6 为6μB,这种磁性变化规律在文中也从磁序排列、电荷转移以及自旋极化等方面进行了详细讨论。     

BmPn和BmP-n(m+n≤5)团簇的几何结构与稳定性

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-31G(d)水平上对BmPn(m n≤5)团簇及其阴离子的几何构型、电子结构和振动光谱等性质进行了理论研究.并在相同水平下计算了BmP-n(m n≤5)的垂直电离能和BmPn(m n≤5)的绝热电子亲和势.结果表明:BP、B2P2、B3P2、B4P较稳定,而BP2、BP3、B2P3、BP4的稳定性较差;B2P-较容易失去一个电子形成B2P,B3P-和B2P-3的垂直电离能力基本相同.     

(MgC)n (n=1~10)团簇结构稳定性及金属性第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理对同比例二元团簇(MgC)n (n=1~10)的结构稳定性和金属性进行比较系统的研究。结果显示：当原子总数N=2, 4, 6, 8, 12时,二元团簇的结构为平面形状,其余为对称性较低的三维构型,且Mg3C3为幻数结构。另外,在二元团簇的形成过程中,镁、碳原子并不是均匀分布于空间中,而是首先形成各自倾向的构型,再结合成团簇。同时,(MgC)n (n=1~10)二元团簇的基态结构在原子总数N=10时发生突变,由平面形向三维结构转变。此外,最高占据轨道和最低未占据轨道间的能隙值除N=8外呈逐渐降低的趋势,说明在同比例二元团簇随尺寸增加的演化中出现半导体性与金属性间的相互转变行为。     

Bn (n=2-8)团簇结构和稳定性的密度泛函理论研究

本文采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-31G*水平上对Bn(n=2-8)团簇的各种可能的几何构型和电子结构进行了优化和振动频率计算,得到了多个平衡构型。结果表明,Bn微团簇的稳定结构大部分为平面结构,只有极少数立体结构属于基态稳定结构。平面结构又分为链状和环状结构两种,链状结构的所有原子均处于同一平面,而且处于链状结构两端的键长稍短,原子向内部收缩。环状稳定结构都是一个n元环中心有一个配位的硼原子,通过对基态结构的平均原子结合能和能量二次差分的计算,得到n为奇数时团簇较为稳定。     

Bn (n=2-8)团簇结构和稳定性的密度泛函理论研究

本文采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法,在6－31G*水平上对Bn（n＝2－8）团簇的各种可能的几何构型和电子结构进行了优化和振动频率计算,得到了多个平衡构型。结果表明,Bn微团簇的稳定结构大部分为平面结构,只有极少数立体结构属于基态稳定结构。平面结构又分为链状和环状结构两种,链状结构的所有原子均处于同一平面,而且处于链状结构两端的键长稍短,原子向内部收缩。环状稳定结构都是一个n元环中心有一个配位的硼原子。通过对基态结构的平均原子结合能和能量二次差分的计算,得到n为奇数时团簇较为稳定。     

(MgC)n (n=1~10)团簇结构稳定性及金属性第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理对同比例二元团簇(MgC)n (n=1~10)的结构稳定性和金属性进行比较系统的研究。结果显示：当原子总数N=2, 4, 6, 8, 12时,二元团簇的结构为平面形状,其余为对称性较低的三维构型,且Mg3C3为幻数结构。另外,在二元团簇的形成过程中,镁、碳原子并不是均匀分布于空间中,而是首先形成各自倾向的构型,再结合成团簇。同时,(MgC)n (n=1~10)二元团簇的基态结构在原子总数N=10时发生突变,由平面形向三维结构转变。此外,最高占据轨道和最低未占据轨道间的能隙值除N=8外呈逐渐降低的趋势,说明在同比例二元团簇随尺寸增加的演化中出现半导体性与金属性间的相互转变行为。     

模拟进化法Si和Be的团簇结构

模拟生物进化的机理，建立了优化团簇结构的理论程序，并对Ｓｉ和Ｂｅ团簇结构进行了优化计算。并成功地得到了用其它方法已发现的团簇基态结构，还发现了用其它方法尚未得到的团簇基态结构；所得到的团簇基态能量等于或小于已发表的用其它方法所得到的相团簇的基有量，说明此方法对于优化团簇基态结构是可行和有效的。     

RhnBe(n=1-7)团簇结构和磁性的密度泛函研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了RhnBe(n=1~7)团簇的结构和磁性。结果表明：在Rhn团簇上附加一个Be原子后,对Rhn团簇的结构影响不大,与Be原子相配位的Rh原子间的键长发生了不同程度的增大。RhnBe 与Rhn团簇的稳定性变化趋势相一致,但RhnBe团簇更加稳定。Be原子均失去电子,磁矩相对较小。与Be原子相配位的Rh原子均是电子受体。团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献;若Be原子呈正磁矩,则RhnBe团簇的总磁矩大于Rhn团簇的磁矩,反之则小于Rhn团簇的磁矩。     

FeBN(N≤6)团簇的结构与磁性

利用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA),在考虑自旋多重度后,预测了FeBN(N≤6)团簇的基态结构.结果表明基态团簇的自旋多重度分另4为4,3,2,1,2和1,其中FeB4团簇比较稳定.同时对FeBN(N≤6)基态团簇的磁性做了系统地研究,发现除了FeB5团簇外,FeBN(N≤6)团簇的总磁矩和Fe原子磁矩随团簇尺寸的增大而减小.     

FeBN (N≤3)团簇的结构与磁性

基于第一性原理,利用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对FeBN(N≤3)团簇进行了结构优化、能量和频率的计算,得到了FeBN(N≤3)团簇在不同自旋多重度下的平衡结构并确定了团簇的基态构型.结果表明,FeBN(N≤3)基态团簇的自旋多重度分别为4、3、2.我们对FeBN基态团簇的磁性做了系统的研究,得出了Fe原子磁矩和团簇总磁矩随团簇尺寸增大而减小的结论.