金团簇碰撞并合过程的分子动力学模拟研究

采用微正则系综理论和嵌入原子模型计算了原子数为16-152之间7个Aun团簇碰撞合并过程。结果表明：碰撞能量大于0.3eV时,团簇处于熔融态,碰撞能量是合并过程的主导因素,碰撞能量小于0.3eV时,团簇处于凝固态,碰撞能量和结合能共同影响合并过程;碰撞能量小于0.1eV时,在结合能作用下,团簇结构随碰撞能量增加发生变化,其中壳层结构势能较低,稳定性较好。     

Li9团簇体心立方结构的形成机理和结合能

本文提出了Li9团簇体心立方结构的形成机理,并对此结构的总能量随中心原子到顶点原子间核间距R的变化用芶氏改进的排列通道量子力学方法(MACQM)进行了计算。结果显示曲线在R = 4.77 a0处有一极小值 -67.160922 a.u.,这表明Li9团簇的体心立方结构是可能稳定存在的。在R趋于无穷大时这9个锂原子的总能量为 -66.852240 a.u.,所以形成Li9的总结合能为0.308682 a.u.。因此Li9 团簇的原子平均结合能是0.034298 a.u.或0.933 eV,它大于我们过去计算的Li5团簇正四面体中心结构的原子平均结合能0.632 eV、Li7 团簇正八面体中心结构的原子平均结合能0.674 eV和Li13 团簇正二十面体中心结构的原子平均结合能0.810 eV。故在体心正多面体结构Lin (n= 5 ,7,9,13)中,Li9的体心立方结构有最大的原子平均结合能,这也许是碱金属晶体的晶胞取体心立方结构的一个原因。     

Si60团簇的结构及其与Si(111)面间碰撞的分子动力学模拟

利用紧束缚分子动力学退火方法模拟研究了Si60团簇的稳定结构和基态能量,结果表明Si60团簇为具有T对称性的截顶二十面体的富勒烯结构,平均键长为0236nm,直径为0933nm,原子结合能为4.45eVatom,JahnTeller效应对Si60团簇的结构有很大影响.通过对Si60分子和Si(111)面碰撞机理的粒子数、体积和能量不变分子动力学模拟,发现Si60分子吸附在Si(111)面所需要的垂直入射动能为40eV,Si60分子远不如C60分子稳定 关键词： 紧束缚 JahnTeller效应 碰撞     

Ga6 N6团簇结构性质的理论计算研究

在密度泛函理论的基础上,对Ga6N6团簇进行了第一性原理、全电子、从头计算,得到了10种可能的三维空间结构及其电子结构.其中最稳定结构的一对GaN原子的平均结合能为9.748 eV,因此是可能存在的.但与他人计算的Ga3N3和Ga5N5相比,Ga6N6团簇可能不属于"幻数"团簇.最稳定结构的Ga6N6团簇的费米面是部分占有的,能量为EF=-5.2972 eV,因此具有"金属性",但没有自旋磁矩.我们还计算了该结构的Ga6N6团簇的亲和势、电离能和电子跃迁能.这将有助于对GanNn团簇系列的结构和性质随n变化的研究.     

团簇碰撞中的相对转动研究

采用距离相关紧密束缚的分子动力学模型,研究了在不同碰撞能量以及不同的碰撞参数下,碱金属团簇碰撞过程中的转动行为.研究表明,团簇碰撞中存在着较大的转动.对确定的能量,存在极值的碰撞参数,小于该碰撞参数时,转动能量随碰撞参数增加而迅速增加;大于该碰撞参数时,转动能量随碰撞参数的增加迅速减小.能量低时,相对转动弛豫时间更长;碰撞能量越大,越过势垒的能力越强,势场的相对影响就越小,由此引起的相对转动也就越小.     

C2团簇在金刚石(111)表面吸附结构的分子动力学模拟

利用Brenner(#2)半经验多体相互作用势和分子动力学模拟方法研究荷能的C₂在金刚石(111)表面的化学吸附过程.模拟300 K时,初始入射动能分别为1,20,30 eV的C₂团簇从6个不同位置轰击金刚石(111)表面,观察到C₂团簇在金刚石(111)表面形成的吸附结构,表面C原子键的打开以及C₂团簇与表面C原子成键等物理过程,并讨论不同入射位置和入射能量对沉积团簇的结构特性的影响.结果表明,对于表面不同的局部构型,C₂团簇发生不同的碰撞过程,C₂团簇入射能量的提高有利于成键过程的发生,从原子尺度模拟沉积机制.     

Mg_n~-,AlMg_(n-1)(n=2～13)团簇结构和电子性质的密度泛函理论研究

本文从第一性原理出发,利用密度泛函理论的B3PW91方法,在6-311G水平上对Mg-n,AlMgn-1(n=2～13)团簇进行了几何结构优化和频率分析,并对团簇的平均结合能,二阶能量差分,劈裂能等进行了计算.结果表明:与Mgn团簇相比,带负电Mg-n团簇的最低能量结构整体(除n=6,8,11)变化不大.Al原子的掺杂对Mgn(n=2～13)团簇的最低能量结构没有太大影响,Mgn,AlMgn-1团簇有类似的结构生长方式.带一个负电和掺杂一个Al原子均能使Mgn团簇的平均结合能增大,稳定性增强.并发现Mg-n(n=2～13)团簇在n=4,9时比较稳定,在n=11时稳定性较差,与实验结果一致;而等电子的AlMgn-1团簇在n=4,7,9时比较稳定.     

密度泛函理论对Cd_nTe_n(1≤n≤12)团簇结构与性质的研究

采用基于密度泛函理论的DMol 3软件包对CdnTen(1≤n≤12)团簇的几何结构进行优化,并对其能量、频率以及电子性质进行模拟分析.结果表明,团簇CdnTen(1≤n≤12)与团簇CdnSen(1≤n≤12)具有相似的最低能量结构:当n=1～3时,团簇的最低能量结构是平面结构;当n=4～12时,团簇的最低能量结构可以看成是由Cd2Te2和Cd3Te3团簇的最低能量结构组成的三维笼状结构;当n=12时,Cd12Te12团簇的最低能量结构为一个完美的球壳.随着团簇尺寸的增大,转移的电荷逐渐增加,转移的电荷量有达到块体中电荷值的趋势.团簇的总能量二阶有限差分,平均结合能以及能隙都显示团簇的幻数为Cd3Te3,Cd6Te6和Cd9Te9.     

密度泛函理论对CdnTen（1≤n≤12）团簇结构与性质的研究

采用基于密度泛函理论的DMol3软件包对CdnTen（1≤n≤12）团簇的几何结构进行优化,并对其能量、频率以及电子性质进行模拟分析. 结果表明,团簇CdnTen（1≤n≤12）与团簇CdnSen（1≤n≤12）具有相似的最低能量结构：当n=1～3时,团簇的最低能量结构是平面结构;当n=4～12时,团簇的最低能量结构可以看成是由Cd2Te2和Cd3Te3团簇的最低能量结构组成的三维笼状结构;当n=12时,Cd12Te12团簇的最低能量结构为一个完美的球壳. 随着团簇尺寸的增大,转移的电荷逐渐增加,转移的电荷量有达到块体中电荷值的趋势. 团簇的总能量二阶有限差分,平均结合能以及能隙都显示团簇的幻数为Cd3Te3,Cd6Te6 和Cd9Te9.     

密度泛函理论对PbnS(n=1-13)团簇结构和电子性质的研究

利用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对PbnS(n=1～13)团簇进行几何结构优化,并对能量和频率进行计算,得到了PbnS(n=1～13)团簇的基态结构和稳定结构.计算结果表明:PbnS团簇的平均结合能比Pbn团簇的平均结合能要大,且n=4和10为PbnS团簇的幻数.在PbnS团簇中,电荷都是从Pb原子向S原子转移且以共价键和离子键共存.     

纳米团簇B92的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(DFT)研究了一种新颖的准球形纳米团簇B92.经过结构优化和频率分析,这一准球形笼状团簇的直径为0.968 nm,其结构满足Eoustani提出的"Aufbau principle".团簇B92的平均结合能、能隙(HOMO-LUMO gap)、垂直电离势(VIP)及垂直电子亲和势(VEA)分别为5.28 eV,1.19 eV,5.47eV及2.45 eV.计算所得到的红外谱(IR)上有一个明显的峰在895 Cm-1处.此谱将有助于从实验上确定本文所提出的团簇B92的结构,团簇B92的电荷分布表明,其有望成为未来纳米电子学中的一种电容器,另外,作为比较,本文也给出了其他一些笼状硼团簇的性质.     

CdnSen（1≤n≤12）团簇结构与电子性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对CdnSen（1≤n≤12）团簇的几何结构进行优化,并对其能量、频率以及电子性质进行了模拟分析. 结果表明, 当n=1～3时,团簇的最低能量结构是平面结构, Cd-Se键长是影响硒化镉团簇总能量的重要因素;当n=4～12时,团簇的最低能量结构可以看成是由Cd2Se2和Cd3Se3团簇的最低能量结构连接而成的三维结构,而Se-Cd-Se键角是影响硒化镉团簇总能量的主要因素. 随着团簇尺寸的增大,转移的电荷逐渐增加,转移的电荷量有达到块体中电荷值的趋势. 团簇的总能量二阶有限差分,平均结合能以及最高已占据轨道和最低未占据轨道的能隙都显示团簇的幻数为n=3,6和9.     

CdnSen（1≤n≤12）团簇结构与电子性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对CdnSen（1≤n≤12）团簇的几何结构进行优化,并对其能量、频率以及电子性质进行了模拟分析. 结果表明, 当n=1～3时,团簇的最低能量结构是平面结构, Cd-Se键长是影响硒化镉团簇总能量的重要因素;当n=4～12时,团簇的最低能量结构可以看成是由Cd2Se2和Cd3Se3团簇的最低能量结构连接而成的三维结构,而Se-Cd-Se键角是影响硒化镉团簇总能量的主要因素. 随着团簇尺寸的增大,转移的电荷逐渐增加,转移的电荷量有达到块体中电荷值的趋势. 团簇的总能量二阶有限差分,平均结合能以及最高已占据轨道和最低未占据轨道的能隙都显示团簇的幻数为n=3,6和9.     

金属钛中氦团簇生长行为的分子动力学研究

运用分子动力学方法模拟了常温下金属钛中氦团簇的生长过程.从能量的角度考察了氦团簇的生长机理.研究发现,随着氦团簇的生长,在氦团簇周围逐渐形成位错环缺陷,氦团簇与氦原子的结合能有逐渐下降的趋势,当氦团簇生长到一定尺寸时会通过发射周围缺陷以使得结合能上升,从而增强了进一步吸收氦原子的能力.模拟还发现,随着氦团簇的继续生长,氦团簇的形状由原来的不规则结构逐渐变成了较为规则的棱柱形结构,在随后的生长过程中其生长仅在（001）平面进行,沿［001］轴的厚度几乎不变. 关键词： 氦团簇 缺陷发射 分子动力学模拟     

Co_2B_n(n=1-8)团簇几何结构的密度泛函理论研究

受到小型环状和管状的双金属掺杂硼团簇的启发,采用密度泛函理论,在B3LYP/6-311+G(d)水平下对Co_2B_n(n=1-8)团簇的几何结构、相关稳定性、电子性质和磁性进行了的研究.研究结果表明:当n≤5时,团簇的最低能量结构为平面结构.当6≤n≤8时,团簇的最低能量结构为立体结构.对团簇的平均原子结合能、二阶差分能量、HOMO-LUMO能隙、垂直电子亲和能、垂直电离能和化学硬度分析结果表明,Co2B_7具有幻数特征.对Co_2B_n(n=1-8)团簇的总磁矩计算表明其和团簇的自旋态有很强的关系,而且团簇的总磁矩主要由钴原子的3d轨道所贡献.     

Al_2Be_N(N=1-12)团簇最低能量结构的稳定性和电子特性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311G水平上对Al2Ben(N=1～12)团簇的各种可能构型进行几何结构优化和频率分析,得到了团簇的最低能量结构.并对Al-Be最近邻键长,平均结合能,二阶能量差分,能隙和Al原子的电子位形进行了讨论.结果表明:Al原子掺杂对纯Be团簇结构影响不大:Al-Be最近邻键长和团簇的平均结合能随N的增加表现出了不同的变化趋势;Al原子的化合价出现了由一价到三价的变化;N=7是团簇的幻数.     

CoBn(n≤19)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CoBn(n≤19)团簇的平衡几何结构、电子性质和磁性进行了研究. 随着尺寸的增加, CoBn(n≤19)团簇最低能量结构从平面结构逐步演变为立体结构, Co从主团簇的外部向内部转移. 团簇最低能量结构的二阶能量差分表明CoB3、CoB7、CoB10、CoB12、CoB14和CoB16团簇较相邻团簇稳定. Co的掺杂增强了硼团簇的化学活性. 最低能量结构中Co的d轨道和B的p轨道存在着明显的杂化. 当n<13, Co处于主团簇的外部时, Co的带电量为正, Co具有磁矩. 当n≥13, Co处于主团簇的内部时, Co的带电量为负, Co的磁矩几乎为零. 团簇最低能量结构的总磁矩主要来自Co的3d轨道的贡献, 且总磁矩随团簇尺寸增大呈现奇偶振荡.     

第一性原理对SinMg(n=1-12)团簇结构、稳定性与电子性质的研究

运用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311G基组水平上对 团簇进行了构型优化、频率分析与电子性质计算.同时讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分、自然电子布居、极化率.研究结果表明： 团簇的基态绝大多数为立体结构. 时,体系的基态为自旋三重度, 时,则为单重态.镁原子的掺入使得主团簇的电子性质发生了明显的变化,掺杂使体系的平均结合能降低,能隙减小,化学硬度减小,电子亲和能增大.电子总是从 原子向 原子转移.团簇中原子之间的成键相互作用随n的增大 而增强,团簇的电子结构随n的增大而趋于紧凑.     

Al_nCl(n=2-14)团簇结构与电子性质的理论研究

运用卡里普索(CALYPSO)结构预测方法,在杂化密度泛函B3LYP/6-311G+(d)基组水平上,对Al_nCl(n=2-14)团簇的几何结构与电子性质进行优化计算,并讨论了团簇的平均结合能、能隙、二阶能量差分、电离能、亲和能以及电子自然布居和极化率.研究结果表明:Al_nCl(n=2-14)团簇的基态构型由简单平面几何结构向立体结构演化,形成Cl原子戴帽Al_n-1Cl团簇结构;Cl原子的掺杂增大了Al_n团簇的平均结合能;二阶能量差分、能隙、电离能、亲和能的变化表明Al_7Cl是幻数团簇结构;团簇中的电荷总是由Al_原子向Cl原子转移,原子之间的成键作用随着团簇尺寸的增大而增强.     

金镉混合纳米团簇的结构布局和电子性质的理论研究

采用基于密度泛函理论的Dmol~3模拟软件包对Au_nCd_n(1≤n≤6)团簇的几何结构进行优化,并对其能量和电子性质进行了分析.结果表明:n=1-2,团簇的最低能量结构是平面结构;n=3-6,结构为三维立体结构.随着团簇尺寸的增加,团簇的平均结合能呈上升趋势.最高占据轨道和最低未占据轨道之间的能隙,电子亲和势,和电离势呈现明显的奇偶变化,团簇的幻数为n=2,4,6.