团簇研究的新进展──第七届国际小颗粒与无机团簇仁义介绍

团簇研究的新进展──第七届国际小颗粒与无机团簇仁义介绍团簇是介于原子、分子与大块材料之间的一种物质状态，与纳米材料和微粒并严格的概念上的界限，只是传统意义上的研究侧重面不一样。此领域国际上最重要的会议当属国际小颗粒与无机团簇会议（Ｉｎｔｅ－ｒｎａｔｉ...     

团簇物理的新进展（I）

本文较系统地论述了团簇研究在制备、结构和性质等方面的最新进展，其中包含了本实验室近年来在团簇物理方面所取得的重要成果。并对当前团簇研究存在的问题和发展方向作了展望。     

团簇物理的新进展（Ⅱ）：关于原子团簇和原子核的相似点和不同点

本文重点讨论原子团簇和原子核两费米子体系之间的相似之处，如饱和性、壳结构、集体振荡、Ｊａｈｎ－Ｔｅｌｌｅｒ效应，裂变和聚合反应等，以及由两者凝聚力的本质差别所造成的不同点。     

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。     

颗粒气体的团簇行为

颗粒体系由于粒子间非弹性碰撞和摩擦等内秉的能量耗散特性,由宏观粒子形成的颗粒气体体系经常会有局部凝聚现象,这是颗粒气体体系与分子气体体系的最大区别之一。理解和预测这一现象的发生将有助于人们对远离平衡态体系的复杂现象(如有序结构、斑图和团簇形成)的认知。这种局部凝聚现象可以类比于分子气体中亚稳分解形成的液滴,将气液相分离用于解释和寻求局部凝聚现象的模型得到了分子动力学模拟的校验。但是实验的校验却由于宏观粒子运动受重力作用的影响难以在实验室中实现。实践十号卫星为我们提供了长时稳定微重力条件,使得实验观察成为可能,有望获得团簇形成及颗粒冷却行为等颗粒动力学重要实验结果。     

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。     

颗粒气体团簇行为实验研究

颗粒体系由于非弹性碰撞和摩擦等内秉的能量耗散特性,由宏观粒子形成的颗粒气体体系经常会有局部凝聚现象,这是颗粒气体体系与分子气体体系的最大区别之一.理解和预测这一现象的发生将有助于人们对远离平衡态体系的复杂现象,如有序结构、斑图和团簇形成的认知.这种局部凝聚现象可以类比于分子气体中亚稳分解形成的液滴,将气液相分离用于解释和寻求局部凝聚现象的此模型得到了分子动力学模拟的校验.但是实验的校验却由于宏观粒子运动受重力作用的影响难以在实验室中实现.作为实践十号卫星的前期实验,本文利用国家微重力实验室落塔装置,以水平激振装有不同尺寸和数目的颗粒样品,在短时微重力条件下,成功观察到颗粒气体团簇的形成;并将实验结果与颗粒气体类范德瓦耳斯气体分子相分离模型对比,由形成团簇样品的颗粒数密度条件,来实验确定了所选颗粒的恢复系数,得到直径为0.5 mm的钛珠颗粒的恢复系数在0.6—0.8之间,直径为1 mm的钛珠颗粒的恢复系数约为0.8,直径为2.5 mm的钛珠颗粒的恢复系数应大于0.8.     

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，...     

碳团簇型微波隐身功能材料的研究

本文简要报道了制备温度，试样厚度，材料层数和掺杂等因素对碳团簇型功能材料的微波身性能影响的实验结果。     

价键优选法：二、三周期小团簇的理论研究

使用价键优选法，在较小的计算量下，系统地得到了二、三周期元素团簇体系(直到四原子为止)关键结构的性质.还能得到团簇从双原子到四原子的演化过程.对所有团簇的电子结构进行分析，可以理解特定元素的四原子团簇出现T_d立体结构的原因.更加有趣的是，通过较小团簇结合能和对应元素单质宏观性质( 熔点、沸点等)的相应变化关系，能够理解在熔解、沸腾过程中关键结构的作用. 关键词： 价键优选法 团簇关键结构 团簇 第一原理分子动力学 物质性质     

超声喷流Ar团簇生长演化过程及团簇尺寸轴向分布的实验研究

针对特定形式的喷嘴产生的Ar气体团簇,利用瑞利散射法研究了团簇的生长演化过程,测量了不同背压下空间轴向上的团簇尺度,得到了团簇尺寸随轴向距离与背压的关系.实验发现,在20—60 atm（1 atm=1013 kPa）背压范围内,距离喷嘴出口5 mm处,Ar团簇尺度最大. 关键词： 超声喷流 Ar团簇 瑞利散射 团簇尺度     

AunPt-阴离子小团簇的量子化学研究

在相对论有效势(RECP)近似下,用基于密度泛函理论(B3LYP)的从头计算方法和LANL2DZ基组,系统研究了阴离子团簇AunPt-(n=1-5)g能的几何构型和电子态,确定了低能量异构体.结果表明.AunPt-团簇的剩余电子改变了中性团簇AunPt的稳定结构,这种影响随团簇体积的增大而减小.     

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).     

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     

超短脉冲强激光与团簇的相互作用

超短脉冲强激光与团簇的相互作用已被证明能够产生能量高达ＭｅＶ量级的高能离子和中子以及非常强的Ｘ射线辐射。广阔好原子团簇在超短脉冲强激光场的作用下的加热、电离和膨胀等机制,对这种相互作用的深入研究可能会对激光核聚变和Ｘ射线激光等应用领域产生重大影响。     

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).     

乙烯基自由基与IB金属小团簇的相互作用研究

采用密度泛函理论的B3LYP和PBE1PBE方法,对IB金属小团簇与C2H3自由基间的相互作用进行了研究.结果发现:C2H3M0/-n(M=Cu、Ag、Au;n=1-3)最稳定及其异构体的结构都相同,只是键长、键角有所不同.在C2H3M0/-n(M=Cu、Ag、Au;n=1-3)的最稳定结构中,C2H3自由基和金属团簇都作为整体单元存在.由于金属团簇与C2H3自由基的相互作用,在红外吸收光谱中,C2H3自由基中C=C、C-H键的伸缩振动发生了红移,而随着团簇中金属原子数目的增多,C=C键及C-H键的伸缩振动,红移程度减小.基于含时密度泛函(TDDFT)计算,模拟了C2H3M-n(M=Cu、Ag、Au;n=1-3)最稳定结构的光电子能谱(PES).