一种寻找团簇异构体的准动力学方法

建立了一套普遍适用的寻找团簇异构体的准动力学方法,该方法能够迅速给出在一般气相生长条件下形成概率较大的异构体.用该方法得到了C21的异构体谱,并采用分子动力学方法模拟了21个自由的碳原子在氦气氛中形成稳定团簇的过程,表明动力学过程中形成概率较大的异构体都已包含在该方法所得到的异构体谱中.所得到的C21最稳定结构的势能远低于采用遗传算法所得到的结果(Chem. Phys. Lett. 364 213,2002). 关键词： 团簇 异构体 最低势能 全局优化     

团簇异构体生长概率的理论预测

由于实验表征团簇结构的困难,理论预测团簇在生长过程中各种异构体的生成概率便十分重要.考虑到分子动力学可模拟高温时各异构体的相对丰度,把问题归结为高温时所形成的各种异构体在室温环境中如何转化,并建立了统计力学模型,得到了异构体相互演化所需时间与环境温度的解析关系.以C₁₂团簇为例,在2500 K时所形成的最可几异构体在室温环境中需要超过10¹²年才能转化为最低势能异构体. 关键词： 团簇 异构体 统计物理 分子动力学     

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。     

笼形团簇的光动力学研究

笼形团簇的光动力学研究团簇研究是一个新兴的多学科交叉研究领域，由于它在基础及应用研究中起着愈来愈重要的作用，已受到各国科学界的普遍重视。作为团簇中的一个特别，笼形团簇是最近三年才出现的，富勒烯团簇、Ｍ８Ｃ１２团簇、氮硼复合团簇、理论预测的Ｓｉ６０等，...     

AgCl团簇的熔化行为

用遗传算法结合经验势搜索了(AgCl)_n(n=2~12)团簇的可能稳定结构,并用微正则分子动力学方法研究了它们的熔化行为.(AgCl)_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.基态结构的熔化行为:(AgCl)_n(n=9~12) 与一般原子团簇的熔化行为相类似;(AgCl)_7在熔化前较大温度范围内发生正侧面轮换;(AgCl)_8在129K时转变为双层八元环结构,也存在正侧面轮换现象.能量较高的异构体在熔化之前均转变为基态结构,按照基态结构的熔化模式熔化.     

准自由硅团簇的表面模

介绍介绍用惰性气体冷凝法制得Ｓｉ团簇并首次奖其嵌入多孔硅的孔隙中，经与孔壁多次掠角散射形成准自由团簇。激光拉曼谱测量表示，除了多孔硅的散射峰外，存在一些新的低频散射峰；分别在２７（２９），３７和１９５ｃｍ＾－１处。理论计算表明，它们来源于Ｓｉ团簇表面模ＳＡ（球面模或扭转模）或表面模与ＴＡ（Ｌ）模的组合，这些低频拉曼峰在多孔硅、硅团簇材料、单晶硅和非晶硅中均未见过。     

密度泛函理论的不同方法研究小钨团簇的结构与稳定性

分别利用密度泛函理论的LSDA方法 和B3LYP 方法在有效核势基组(LanL2DZ)水平上系统地研究了Wn(n=2―14)团簇的结构和稳定性. Wn(n=2―14)团簇全局能量最小的最稳定结构被确定. 结果表明：在所讨论的尺寸范围内,LSDA方法比B3LYP 方法得到的平均结合能与一阶能量差分高;大部分Wn团簇在两种方法计算下具有相同的几何结构. 两种方法计算结果均表明：除了W3自旋多重度为3重态外,其余尺寸团簇的自旋多重度均为单重态; n=7的最低能量结构为双戴帽五边环,而非正十面体,n=8—10为笼型结构,n=11—14为扁长型结构. 综合平均结合能、一阶能量差分和二阶能量差分,两种计算方法均表明Wn(n=2―14)团簇具有相同的幻数序列(2, 6, 9 和 13).     

密度泛函理论的不同方法研究小钨团簇的结构与稳定性

分别利用密度泛函理论的LSDA方法和B3LYP 方法在有效核势基组(LanL2DZ)水平上系统地研究了Wn(n=2-14)团簇的结构和稳定性.Wn(n=2-14)团簇全局能量最小的最稳定结构被确定.结果表明:在所讨论的尺寸范围内,LSDA方法比B3LYP 方法得到的平均结合能与一阶能量差分高;大部分Wn(n=2-14) 团簇在两种方法计算下具有相同的几何结构.两种方法计算结果均表明:除了W3自旋多重度为3重态外,其余尺寸团簇的自旋多重度均为单重态;n=7的最低能量结构为双戴帽五边环,而非正十面体,n=8-10为笼型结构,n=11-14为扁长型结构.综合平均结合能、一阶能量差分和二阶能量差分,两种计算方法均表明Wn(n=2-14)团簇具有相同的幻数序列(2,6,9 和 13).     

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.     

铝团簇Al13的结构、电子性质和氧原子吸附的第一原理计算

利用密度泛函理论对Al13团簇的几种典型异构体进行了计算.对几种不同对称性(Ih,D5h,D3h,Oh)的中性和带电团簇Al13、Al13-、Al13 进行了结构优化和总能计算,得到了各种带电状态下的最低能量结构,并计算了Al13团簇的电离势、电子亲和能和结合能.理论结果与实验值比较,比以前的理论计算符合的更好.从中性和负电状态下的正二十面体的最低能量结构出发,研究了氧原子在Al13和Al13-上的吸附行为,并与单个氧原子在铝fcc表面的吸附行为做了比较.计算发现,高稳定性的幻数团簇如Al13-,较中性团簇和铝表面,更不易于氧化.     

Ni掺杂对Cu团簇结构稳定性的影响

采用密度泛函理论对Cu_n和Cu_n-1Ni(n=3-14)团簇的结构及稳定性进行研究.结果证明Cu_n(n=3-14)团簇的基态不是密实结构而是类似双平面的构型;计算表明:Ni掺杂增加了铜团簇的稳定性,Cu_nNi(n=2-13)团簇的最稳态结构与单质铜团簇不同而是以形成二十面体为基础的密实结构,Ni原子趋于和尽量多的Cu原子成键而最终陷入笼状团簇的中心;偶数个粒子的团簇具有相对高的稳定性,尤其Cu₃Ni,Cu₇Ni和Cu₉Ni;陷入笼状团簇内部的Ni原子带正电,使得位于表面的Cu原子带负电,从而增加了由这种团簇构成的材料的化学稳定性,如耐腐蚀性等.     

第一性原理计算Li_2Be_N(N=1~10)团簇的最低能量结构及其电子性质

本文从第一性原理出发,利用密度泛函理论(DFT)计算了Li2BeN(N=1~10)团簇的最低能量结构及其电子性质.计算结果表明,Li2BeN(N=1~10)团簇最低能量结构的对称性与单一成分的铍团簇相比有所下降,能量二阶有限差分随团簇尺寸的增加出现了奇偶振荡现象.从结构稳定性上来看,N=9是Li2BeN(N=1~10)团簇的一个幻数.我们同时发现了团簇中从Be到Li的电荷转移以及小的Li2BeN(N≤6)团簇中类范德瓦尔斯相互作用和共价相互作用共存的现象.     

A systematic investigation on the aromaticity and kinetic stability of fullerene C40 isomers

The aromatic character of fullerene C₄₀ isomers was examined by the topological resonance energy and the percentage topological resonance energy models. It was found that they all are highly aromatized at the polyvalent anionic states. The nucleus‐independent chemical shifts at the cage center and the 2(N + 1)² rule cannot be used as an indicator of the aromatic stabilization for C₄₀ isomers and their molecular ions. In addition, we utilized the bond resonance energy model to estimate the kinetic stability of C₄₀ isomers and their molecular ions. The results reveal that the kinetic stability of C₄₀ isomers can be greatly enhanced at their polyvalent anionic states. Both the aromaticity and kinetic stability are closely related to the local structure and the cyclic motion of π electrons. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

(H2O)6的稳定结构及异构过程研究

(H₂O)₆是形成三维立体结构的最小水分子团簇并具有能量较低的多个稳定异构体.本文利用从头计算方法研究了各稳定结构的异构化过程.(H₂O)₆的环状结构与最稳定结构的能量差0.31 eV为一个氢键的键能.水分子团簇的异构化是分子间氢键打开或重组的过程,不同异构体之间的转化每次只涉及一个氢键的打开或重组,异构化的能垒高度在0.07—0.21 eV之间. 关键词： 水分子团簇 2O)₆')" href="#">(H₂O)₆ 异构化过程 从头计算