基于密度泛函紧束缚方法的Ge10团簇Mülliken交叠电子布居分析与解离行为研究

随着微电子工业和纳米技术的不断发展,对低维锗材料物理和化学性质的研究正成为研发新型微纳电子器件的基础.采用遗传算法和密度泛函紧束缚方法相结合计算得到Ge10团簇最低能量构型.通过对该团簇内局域原子堆积结构和基于Mülliken电子布居的电子性质分析,发现团簇内两个原子间成键的强弱受原子间距和这两个原子各自近邻原子的状况...     

基于密度泛函紧束缚方法的SixGey（n=x+y，n=2~5）团簇成键条件与解离行为研究

采用基于密度泛函理论的紧束缚方法和遗传算法相结合的方法对SixGey（x+y=n,n=2~5）二元团簇的低能稳定结构进行了全局搜索,分析了包含不同原子数目、不同组分团簇的几何构型、原子间交叠电子布居数及可能发生的解离行为。研究表明,包含2~5原子团簇的Si-Si、Ge-Ge和Si-Ge键的成键距离分别为2.18 Å ~ 3.10 Å、2.32 Å ~ 3.64 Å和2.32Å ~ 3.38 Å;二元团簇的原子数目、组分对原子间键长、键角及Si/Ge原子在团簇中的占位、原子间相互作用有明显影响。通过团簇中各原子的Mülliken总交叠电子布居数分析,发现多数团簇中单独的Ge原子最容易被解离出来,随着团簇包含原子数目增多,出现了多种存在竞争机制的解离方式,可能同时存在解离出Si1Ge1、Si2Ge1和Ge原子的情况。     

基于密度泛函紧束缚方法的Ge_(10)团簇Mülliken交叠电子布居分析与解离行为研究

随着微电子工业和纳米技术的不断发展,对低维锗材料物理和化学性质的研究正成为研发新型微纳电子器件的基础.采用遗传算法和密度泛函紧束缚方法相结合计算得到Ge_(10)团簇最低能量构型.通过对该团簇内局域原子堆积结构和基于Mülliken电子布居的电子性质分析,发现团簇内两个原子间成键的强弱受原子间距和这两个原子各自近邻原子的状况影响.团簇内部原子上的电子会向团簇外部原子转移.团簇的解离会以分成两个团簇和单个原子的方式进行.当以团簇方式解离时,出现两个Ge_5团簇或一个Ge_3和一个Ge_7团簇.位于团簇小表面上方的原子会首先从团簇解离出来,随后八面体顶点上的原子发生解离.     

硅团簇熔化行为的紧束缚分子动力学研究

利用紧束缚分子动力学方法研究了硅团簇Si_n(n=5—10)的熔化行为.给出了团簇 熔化潜热 和熔点随团簇尺寸的变化关系，表明团簇熔化潜热和熔点强烈依赖于团簇的原子数.计算结 果表明硅团簇熔化机理与金属团簇熔化有很大不同，金属小团簇的熔化是一个从低温类固态 向高温类固态转变的过程，在转变温区，类固态和类液态处于动力学共存，而硅团簇在转变 温区则是处于一种中间态，这种中间态既不是类固态又不是类液态.比较了用不同计算方法 和定义方法所得硅团簇熔点. 关键词： 紧束缚 硅团簇 熔化潜热     

Si6N2团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论（DFT）中的杂化密度泛函B3LYP方法，在6—31G（d）的水平上对Si6N2团簇的可能结构进行了几何结构优化和电子结构计算，得到了16个可能的异构体．Si6N2团簇的最稳定结构是有4个Si-N键和4个Si—Si键的三维结构．自然键轨道方法分析成键性质的结果表明，Si—N键中Si原子向N原子有较大的电荷转移，因此Si-N原子间有较强的电相互作用；最强的IR和Raman谱峰分别位于1359．14cm^-1和1366．29cm^-1处；并计算了Si6N2团簇的最稳定结构的极化率和超极化率．     

Si3N4团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用杂化密度泛函B3LYP在6-31G*的水平上研究了Si3N4团簇可能结构的平衡几何构型和电子结构,得到了24个可能的异构体.Si3N4团簇的最稳定结构是由7个Si—N键和2个N—N键形成的3个四边形构成的三维结构.用自然键轨道方法(NBO)分析了成键性质,结果表明,Si—N键中的Si、N原子的净电荷较大,说明Si—N键中Si、N原子的相互作用主要是电相互作用.最强的IR和Raman峰分别位于1033.40 cm-1,473.63 cm-1处.并且讨论了最稳定结构的极化率和超极化率.     

Si6N2团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-31G(d)的水平上对Si6N2团簇的可能结构进行了几何结构优化和电子结构计算,得到了16个可能的异构体.Si6N2团簇的最稳定结构是有4个Si-N键和4个Si-Si键的三维结构.自然键轨道方法分析成键性质的结果表明,Si-N键中Si原子向N原子有较大的电荷转移,因此Si-N原子间有较强的电相互作用;最强的IR和Raman谱峰分别位于1359.14cm-1和1366.29cm-1处;并计算了Si6N2团簇的最稳定结构的极化率和超极化率.     

Ca掺杂Si团簇的几何结构和电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法在6-311+G(d,p)基组水平,对CaSi_n(n=1~10)的结构进行优化,得出各个尺寸下团簇处于最低能量的结构模型,并对其稳定性等物理化学性质进行理论研究,表明CaSi_2、CaSi_5和CaSi_9为幻数团簇.     

中性及带电钴团簇的密度泛函理论研究

本文采用基于自旋极化的密度泛函理论系统研究了 小尺寸钴团簇的几何结构和电子结构特性。随尺寸的递增,团簇的基态几何结构由一维演变为三维的几何构型。总磁矩随尺寸的增加线性递增,并呈现奇偶交替的现象。从所研究的系统中分离一个Co原子带正电的团簇体系需要的能量相对较大。本文对体系的电子亲和能（EA）以及离化势（IP）也进行了讨论。     

SimGen(m+n=9)团簇结构和电子性质的计算研究

硅锗团簇结构与电子性质的研究对于研发新型微电子材料具有重要意义. 将遗传算法和基于密度泛函理论的紧束缚方法相结合, 研究了Si_mGe_n(m+n=9)团簇的原子堆积结构和电子性质. 计算结果发现, Si_mGe_n(m+n=9) 团簇存在两种低能原子堆积稳定构型: 带小金字塔的五边形双锥堆积和带桥位Ge原子的四面体紧密堆积. 随着团簇内锗原子数目的逐渐增加, 两种堆积结构均出现明显的转变, 其中最低能量的几何结构由单侧带相邻双金字塔的五边形双锥结构转变为双侧带相邻单金字塔的五边形双锥结构. 随着原子堆积结构的变化, 团簇内原子电荷分布及电子最高占据轨道与电子最低未占据轨道的能隙随团簇内所含硅和锗元素组分的不同呈现出明显的差异.     

Density functional theory study of electronic,optical and transport properties of magnesium based MgY2Z4 (Z = S and Se) spinels

Magnesium based spinel chalcogenides MgY₂Z₄ (Z = S and Se) have recently become a focus of renewed research interest owing to their high magnesium mobility; making them potential candidates for Mg batteries. In addition, the existence of a >1 eV band gaps in MgY₂Z₄ compounds also make them interesting for opto-electronic device operating in the visible to UV range of electromagnetic spectrum. Our calculations indicate that the electronic properties computed using the mBJ-LDA + SOC are in good agreement with earlier DFT calculations. The optical properties of the two compounds are examined as a function of incident photon energy, which indicate that these materials can be utilized in optical devices operating in visible and UV region of electromagnetic spectrum. The transport properties are also computed using BoltzTrap code where the variation of electrical conductivity, thermal conductivity and Seebeck coefficient with chemical potential and temperature is examined.     

CuSi6团簇几何结构和性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,采用全电子基组6-311+G(d)研究了CuSi6团簇的几何构型和电子结构性质,计算表明CuSi6团簇存在多个能量相近的稳定异构体,且结构中存在多个Cu-Si键,多个低能异构体共存解释了实验中观察到的CuSi6团簇较强的现象。对于CuSi6团簇,计算得到的三个最稳定异构体的垂直电离能,电子亲和能和HOMO-LUMO能隙均相对较大,也表明这三个异构体较为稳定。     

Density Functional Theory Study on Electronic and Magnetic Properties of Mn-doped (MgO)n (n=2～10) Clusters

利用密度泛函理论方法优化了纯的和M_n原子掺杂的(MgO)_n (n=2～10)团簇的几何结构. 在Mn原子掺杂的氧化镁结构中, 获得了一系列的同分异构体和与之相对应的总能量.MnMg_n-1O_n(n=2～10)的几何构型显示Mn原子优先取代低配位的Mg原子. 结构稳定性分析表明,除了(MgO)₁₀团簇外,其它纯的和掺杂结构的平均结合能均随着团簇的增大而增强. MnMg_n-1O_n团簇的二阶能量差结果表明MnMg₅O₆和MnMg₈O₉比相邻的团簇表现出更高的相对稳定性. 除了MnMgO₂团簇的磁矩为3.00 μB外,其它掺杂结构的磁矩均为5 μB左右. 它们的磁性主要受电荷转移大小、原子在结构中的位置以及结构尺寸所影响.     

四-(叔丁基)-四氮杂卟啉金属配合物的振动光谱和DFT计算

测量了四-(叔丁基)-四氮杂卟啉金属配合物(MT(tBu)TAP,M=Cu, Co, Ni, Zn)的拉曼和红外光谱. 在B3LYP理论水平上计算了其基态结构和振动光谱,基于计算结果对观察到的拉曼谱带进行了详细的指认. 考察了拉曼和红外谱带频率变化与四氮杂卟啉环结构的关系. 随着环内核尺寸的减小,C_βC_β′伸缩振动(A_g)、C_αN_m反对称伸缩振动(A_g)、以及C_αN_m对称伸缩振动(B_g) 的频率线性地增加,其中后两者对环内核尺寸的变化更为敏感.     

基于密度泛函理论的对二甲苯分子电子光谱的外场效应研究

对二甲苯（PX）是化工领域一种非常重要的原料,被广泛地用于香料、医药、油墨和农药等的生产,因此研究PX分子的电子光谱和外场效应,对于它的检测和降解具有十分重要的意义。为研究外电场作用下,PX分子的紫外-可见（UV-Vis）光谱的变化,采用密度泛函理论（density functional theory,DFT）B3LYP方法在6-311++G(d, p)基组水平上,优化了不同外电场（0～0.025 a.u.,0～1.285 6×1010 V·m-1）作用下PX分子的基态几何构型,在此基础上利用含时密度泛函理论（TDDFT）计算了PX分子的UV-Vis吸收光谱,最后对PX分子紫外吸收峰和摩尔吸收系数受外电场作用的的影响规律进行了研究。结果表明：有波长为189 nm、摩尔吸收系数为35 580 L·mol-1·cm-1的强吸收峰,处于E₁带,它是环状共轭的三个乙烯键的苯型体系中的π→π*电子跃迁产生的;与苯分子相比,吸收峰出现11 nm的红移：由于两个甲基和苯环形成p-π共轭,苯环的大π键变弱,故PX分子的紫外吸收峰出现红移;当增加了外电场后,最低未占据轨道(LUMO)向外电场的反方向偏移,导致苯环上的电子密度减小,大π键变弱,π→π*跃迁需要的能量降低,电子跃迁产生的波长增大,吸收峰出现显著红移,当外电场增大到0.020 a.u.时,红移已经非常明显;外电场的引入,导致苯环上的电子密度减小,大π键变弱,π→π*跃迁的电子数减少,摩尔吸收系数降低,随着外电场的增强,摩尔吸收系数降低明显,尤其在外电场增强到0.020a.u.后,摩尔吸收系数降低非常显著。这些工作为PX的检测和降解方法研究提供了一定的理论依据,也对其他有机污染物的检测方法和降解机理的研究有启示作用。     

O2、 CO2和H2O在UN(001)表面化学吸附的密度泛函理论研究

采用广义梯度近似GGA,修正Perdew-Burke-Ernzerhof交换-关联泛函,以及周期性切片模型对O₂、CO₂和H₂O在UN(001)表面的化学吸附行为进行非自旋极化水平的密度泛函理论计算. 在四个对称性化学位置条件下,对化学吸附能与分子和UN(001)表面之间距离的关系曲线进行优化. 结果表明O₂、CO₂和H₂O分子的最稳定吸附位置分别为桥式平行、空心平行和桥式H     

Density functional theory studies on the structural and physical properties of Cu-doped anatase TiO2(101) surface

Structure and physical properties of anatase TiO₂ (101) surface doped with copper have been studied by using density functional theory. Results show that Cu@Ti and Cu@O systems behave as p and n type semiconductors, respectively. Anatase TiO₂ (101) surface exhibits a blue shift in optical absorption spectra compared with pure TiO₂ bulk materials. Enhanced photocatalytic activity at wavelength around 400 nm could be contributed by the change in electronic structure.     

TiC-和TiN-(001)表面吸附性能的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论系统研究了碳化钛(TiC)和氮化钛(TiN)非极性(001)表面吸附气体分子和原子的性能。鉴于这些材料拥有不同的电子结构特征,发现受电子的CO分子或未饱和的O和H原子在TiC(001)和TiN(001)表面吸附于不同的活性位点,而供电子的NH3和H2O气体分子或完全饱和的O2和H2分子仅倾向与两个表面的金属原子位点结合。这些吸附特性可能与此类材料表面的电子结构有关。     

锰氧化物团簇正离子与硫化氢反应的实验与理论研究 (cited: 2)

采用激光溅射法制备了同位素标记的氧化锰团簇正离子Mn_m¹⁸O_n⁺,并研究了其在快速流动反应管中与硫化氢在热碰撞条件下的反应,氧化锰团簇正离子与硫化氢反应前后的质量分布与强度变化由飞行时间质谱仪检测．实验表明,绝大多数氧化锰团簇正离子可与硫化氢发生氧-硫交换反应产生水分子,反应通式为：Mn_m¹⁸O_n⁺+H₂S→Mn_m¹⁸O_n-1S⁺+H₂¹⁸O．通过密度泛函理论计算了氧化锰团簇正离Mn₂O₂⁺、Mn₂O₃⁺和Mn₂O₄⁺与H₂S反应的机理,结果显示,在这些反应体系中氧-硫交换反应通道同时具有热力学和动力学优势,印证了实验中观察到的现象．气相团簇研究发现的氧-硫交换反应与相关凝聚相体系反应结果一致