原子团簇的稳定结构和幻数

原子团簇介于原子分子和宏观凝聚物质之间 ,一般产生于非平衡条件 ,其结构和性质随所含原子数目而变化。当含有某些特定原子数时 ,团簇特别稳定 ,这就是“幻数”。本文重点讨论几种典型团簇的幻数及其演变规律 ,说明“幻数”是团簇的基本属性之一及其与键合方式的关系     

原子团簇的稳定结构和幻数

原子团簇介于原子分子和宏观凝聚物质之间 ,一般产生于非平衡条件 ,其结构和性质随所含原子数目而变化。当含有某些特定原子数时 ,团簇特别稳定 ,这就是“幻数”。本文重点讨论几种典型团簇的幻数及其演变规律 ,说明“幻数”是团簇的基本属性之一及其与键合方式的关系     

C36团簇自组装的分子动力学研究

提出了利用C36团簇在气相条件下自组装制备新纳米团簇的设想，并利用分子动力学方法模 拟了包括真实氦气氛作用的碳团簇生长过程，发现环境气体温度是影响最后所生成的团簇结 构的关键因素：C36团簇在1000?K到2000?K的温度范围内，自组装形成保持C36线径特征的 蚕茧状新纳米团簇；在高于2000?K的温度下，最后形成的团簇趋于球状. 关键词： 分子动力学模拟 纳米碳团簇     

DNA保护银纳米团簇的合成和应用

银纳米团簇因其独特的与尺寸相关的光、电、磁和催化性能,引起了相关研究人员的高度关注,我们团队一直专注于研究用基于DNA保护的银纳米团簇监测DNA、Hg2+和巯基化合物。发现发生在DNA/银纳米复合物与G-四链体/血红素之间光诱导电子转移(PET),伴随着DNA/银纳米荧光减弱。这一新的PET系统使目标生物分子,如DNA和敏感性高的ATP获得特异性和多样性的检测。首次提出一种以DNA单体作为支架的高产率银纳米簇的合成方法。在这项研究中,采用密度泛函计算理论解释了DNA保护的银纳米团簇的形成机理以及为什么富胞嘧啶DNA是荧光银纳米簇的良好支架。研究结果对DNA保护荧光银纳米簇进一步实验和理论研究提供了基本指导思想,最终可能有助于程序化合成具有光致发光性能的DNA稳定银纳米团簇。     

幻数和幻数的最新科研成果简介

 自从德国核物理学家迈耶用轨道和自旋相互作用来解释原子核的结构,并建立了“壳层模型”,由此而获得１９６３年诺贝尔奖后,物理学界一直认为,幻数是固定不变的。而近日,日本科学家发现了新的幻数,说明幻数不是固定不变的。本文仅就这一问题简介如下： 一、什么是幻数 众所周知,一切物质都是由分子构成;分子又是由原子组成;原子都是由带正电的原子核和带负电的电子组成;原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成。不同元素的原子,其原子核质量和原子核中质子、中子的多少是不同的。在质子数、中子数是某个特定数值或两者均为这一数值时,原子核的稳定性就比平均值大。这些数值被称为“幻数”。     

甲烷团簇与氘团簇的团簇源特性比较

利用瑞利散射法测量了特定喷嘴产生的甲烷团簇及氘团簇的大小随背压的变化曲线。将团簇大小的实验值与Hagena理论进行了比较,当背压超过3MPa时,两种团簇的实验值都明显高于理论值。实验发现,特定喷嘴在相同的背压下,常温(298K)甲烷团簇尺寸小于低温(80K)氘团簇尺寸,而甲烷团簇中氢原子数至少是氘团簇中氘原子数的1.98倍。     

甲烷团簇与氘团簇的团簇源特性比较

利用瑞利散射法测量了特定喷嘴产生的甲烷团簇及氘团簇的大小随背压的变化曲线。将团簇大小的实验值与Hagena理论进行了比较,当背压超过3 MPa时,两种团簇的实验值都明显高于理论值。实验发现,特定喷嘴在相同的背压下,常温(298 K)甲烷团簇尺寸小于低温(80 K)氘团簇尺寸,而甲烷团簇中氢原子数至少是氘团簇中氘原子数的1.98倍。     

金纳米团簇组装的表面增强拉曼散射基底

表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术是一种高灵敏度的检测技术,已在社会发展的多个领域显示出潜在的应用前景。SERS活性基底的大面积、低成本、可控制备是表面增强拉曼散射光谱学研究领域的热点之一。利用溶液法将直径小于5 nm的金纳米团簇旋涂成膜,调控退火温度和时间,将金纳米团簇融合组装成随机分布的金纳米岛。由于融合组装过程在150～210 ℃范围缓慢,控制条件可实现具有高密度增强“热点”的SERS基底,方法简单、成本低廉、面积大、均匀性高。我们利用该方法可重复性获得了性能优良的SERS基底。该基底对表面吸附的单分子层,具有强烈的表面增强拉曼散射光谱响应,150～210 ℃退火样品的宏观增强因子106～107量级。研究表明：相同条件下150～180 ℃退火,金纳米团簇首先融合成直径10～20 nm细小金纳米岛;退火温度190～210 ℃时,形成10～20 nm细小金纳米岛与50～70 nm金纳米岛混合并存的现象。拉曼光谱表征显示：大、小金纳米岛混合并存样品的宏观增强因子高于细小金纳米岛组成的样品。经220 ℃退火后,金纳米团簇完全融合成直径50～100 nm的金纳米岛,岛间距也随之增大,导致纳米岛之间的电磁场强度呈指数衰减,220 ℃退火的样品具有较低的增强因子。本论文揭示了金纳米团簇的缓慢自组装机制,分析了金纳米岛的形貌与表面增强拉曼散射光谱的关系,为该基底的应用研究奠定基础。     

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.     

LJ团簇和H2O团簇的局域优化计算

将传统分子动力学方法中时间积分步长定义成粒子的最大加速度、最大速度和变化的最大允许空间步长的函数,并给出了空间步长的确定方法.作为对这个算法有效性的检验,计算了较小Lennard-Jones团簇和H₂O团簇的稳定结构,发现了新的(H₂O)₁₃的最小能结构.     

H+4团簇离子和它的中性团簇产物H3

报道了关于H+4团簇的实验研究结果,从H+4的分解能谱发现可能存在H3团簇.分析讨论了H+4的形成方式和可能的分解途径.     

沸石分子筛中半导体量子纳米团簇的组装及应用前景

在沸石分子筛中可以形成稳定的、分子尺寸的半导体团簇。这类团簇具有单相性、均匀性好的特点，并可形成三维量子超晶格结构。本文简单介绍沸石分子筛的结构及反应性之后，对团簇的组装技术及表征方法进行了详细的讨论，对半导体团簇的特征、性质反应用前景进行了较系统的论述。并指出了这类团簇材料应用存在的问题及发展方向。     

沸石分子筛中半导体量子纳米团簇的组装及应用前景

在沸石分子筛中可以形成稳定的，分子尺寸的半导体团族，这类团族具有单相性，均匀性好的特点，并可形成三维量子超晶格结构。本文简单介绍沸石分子筛的结构及反应性之后，对团族的组装技术及表征方法进行了详细的讨论，对半导体团族的特征，性质及应用前景进行了较系统的论述。并指出了这类团族材料应用存在的问题及发展方向。     

气体凝聚团簇源中团簇形成的DSMC研究

利用直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC),模拟了气体凝聚团簇源在不同的腔长,不同的腔壁温度和不同惰性气体的含量的条件下,Cu团簇的尺寸分布.模拟结果表明:腔的长度越长,产生大团簇的比例越大;腔壁的温度越低,产生的大团簇的比例越大;惰性气体的含量比例越高,产生的大团簇的比例越小;相同的惰性气体含量下,He/Ar比值越高,产生大团簇的比例越大.     

磁控溅射气体团簇源中团簇形成的DSMC研究

利用直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC) ,模拟了磁控溅射气体团簇源中Cu+ (Cu-)的含量比例不同的条件下,Cu团簇的尺寸分布。模拟结果表明：随着含量比例的增加,团簇的尺寸分布变窄了,不带电的团簇的比例增加,不带电的铜团簇分布的最大值减小,相应的带正电荷和带负电荷团簇的比例减小;相同的含量比例下,带正电的团簇的尺寸分布与带负电荷的团簇的尺寸分布基本相同;初始Cu- 比Cu+ 的含量比例大时,输出的主要是带负电荷的团簇,带正电荷和不带电的团簇占很小的比例;Cu-含量比例的增加,负Cu团簇的尺寸分布减小。     

磁控溅射气体团簇源中团簇形成的DSMC研究

利用直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC) ,模拟了磁控溅射气体团簇源中Cu+ (Cu-)的含量比例不同的条件下,Cu团簇的尺寸分布。模拟结果表明：随着含量比例的增加,团簇的尺寸分布变窄了,不带电的团簇的比例增加,不带电的铜团簇分布的最大值减小,相应的带正电荷和带负电荷团簇的比例减小;相同的含量比例下,带正电的团簇的尺寸分布与带负电荷的团簇的尺寸分布基本相同;初始Cu- 比Cu+ 的含量比例大时,输出的主要是带负电荷的团簇,带正电荷和不带电的团簇占很小的比例;Cu-含量比例的增加,负Cu团簇的尺寸分布减小。     

气体凝聚团簇源中团簇形成的DSMC研究

利用直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC) ,模拟了气体凝聚团簇源的引出口尺寸和中心位置不同的条件下,Cu团簇的尺寸分布以及模拟了随着时间的增长,腔内团簇数目的变化.模拟结果表明:引出口的直径越大,产生大团簇的比例越小;在引出口的直径相同的情况下,引出口的中心位置偏离坐标原点比在原点产生的大团簇的比例要大;随着时间的增长,腔内团簇数目先变多后变少.     

AgBr和AgI团簇结构的研究

采用遗传算法结合经验势函数,研究了(AgX)n(X=Br,I,n≤15)团簇的可能稳定结构.结果表明(AgBr)n团簇的稳定结构主要以密堆结构为主,(AgI)n团簇的稳定结构主要以四元环和六元环相接的笼状结构为主.反映出(AgBr)n团簇以离子键结合,而(AgI)n团簇中是具有离子性的共价键.(AgBr)n(n=4,6,10)和(AgI)n(n=6,8,11)的结构较为稳定.