平面B_nBe(n=1～7)团簇的结构和稳定性理论研究

运用密度泛函理论(DFT)对平面B n Be(n=1～7)的结构、稳定性及势能面进行了计算.通过计算得到了B n Be(n=1～7)团簇的最稳定结构.值得注意的是,B n Be(n=1～7)团簇的结构模式转变发生在n=1到n=2之间.平均原子成键能(BE)、成键能增量(IBE)、能量二次差分(Δ2E)和能隙(ΔE)的变化图揭示了B4Be和B7Be具有较高的稳定性.结果表明,B n Be(n=1～7)团簇的稳定性与离域π分子轨道、σ正切分子轨道和σ径向分子轨道的相互作用有关.价分子轨道和核独立化学位移(NICS)的分析证明异构体B n Be(n=2～5)都具有π-芳香性.理论分析表明,B4Be具有σ-和π-双芳香性.有趣的是,在CCSD(T)/6-311+G(d)//B3LYP/6-311+G(d)水平上,B4Be是热力学上和动力学上稳定的,可能在将来的实验中观察到.     

平面的BC_nN(n=1～5)团簇的结构和稳定性

在CCSD(T)/6-311+G(d)∥B3LYP/6-311+G(d)理论水平上系统研究了平面BCnN(n=1～5)团簇的几何结构和稳定性。BCnN(n=1～5)团簇的最低能量结构是线形结构。在BCnN(n=1～5)团簇的较低能量结构中,线形结构比环状结构以及含有支链的环状结构在能量上更有利。BCnN(n=1～5)团簇的最低能量结构的平均成键能、成键能增量、垂直电离能和垂直亲和能的研究结果显示,异构体BCN、BC3B和BC5N比它们相邻的团簇更稳定。     

Sc_nN(n=2～12)团簇的结构与稳定性研究

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似(GGA)的方法研究了团簇ScnN(n=2～12)的几何构型和电子结构,计算了它的束缚能、结合能、最高占据轨道与最低占据轨道之间的能隙、离解能等性质.结果表明,对于ScnN(n=2～12)的所有团簇,可以有11种基态构型,但稳定的只有Sc6N和Sc10N这两种构型,其原因在于中心原子参与了轨道的杂化,中心原子是否参与轨道的杂化,对团簇稳定性有重要影响.     

密度泛函理论研究EuSin(n=12-18)团簇的结构、稳定性与电子性质

本文采用基于密度泛函理论的B3LYP/CEP 31G方法,对EuSin(n=12- 18)团簇的平衡结构、基态相对稳定性、电子性质及其随团簇尺寸的变化趋势进行了研究.结构优化和绝热电子亲和势(AEA)的计算结果表明,从n=12开始Eu原子开始占据了团簇的内部位置并形成笼状结构,同时AEA计算结果表明EuSi13团簇获得电子的能力最强.团簇的平均结合能、离解能、能量二阶差分计算结果均表明当n=13、15、17时团簇是比较稳定的.能隙分析说明(F1)掺杂后团簇的化学活性有所增强,n=16时团簇具有较高化学稳定性.Mulliken布居分析表明n=13 - 17时电荷由Si原子向Eu原子转移而电荷转移量随n的增大而减少,在n=18时Eu原子电荷为正值开始失去电子,电荷转移方向出现了翻转.     

X掺杂团簇Bn+1(n=1~11; X=Be, Mn)的密度泛函研究

本文利用密度泛函理论对BnX(n=1~11; X=B, Be, Mn)基态结构、稳定性、电子构型与磁性开展了系统研究. 结果表明: 团簇BnX( n=5~11; X=Be, Mn)中的X原子均位于高配位,BnBe的基态构型为多重度为1或2的低重态;团簇BnX的平均结合能均随尺寸的增大而逐渐增大,n取值相同时,Bn+1团簇的平均结合能最高. HOMO-LOMO能隙结果表明, 掺杂铍原子、锰原子有利于提高纯硼团簇的化学活性;团簇BnBe中的Be原子是电荷的受体,团簇BnMn中Mn原子轨道电子表现出显著的spd杂化;团簇BnX (X=B,Be)中的开壳层结构磁矩主要由2p轨道贡献. 团簇BnMn均为开壳层结构,总磁矩主要由Mn3d轨道贡献. 随着团簇BnMn尺寸的增大,Mn原子的配位数增大,B-Mn平均键长增大,Mn3d轨道磁矩减小而导致团簇的总磁矩减小.     

B_nAl_(12-n)N_(12)(n=12,6,0)团簇的电子结构和稳定性研究

利用密度泛函理论计算了B_nAl_(12-n)N_12(n=12,6,0)的几何结构和电子结构,结果表明,在利用Al替代B后,在新的团簇BnAl12-nN12(n=12,6,0)所有的异构体中,当Al-N键或B-N键彼此相互聚集的时候结构的能量最低,稳定性最好.     

CunNi(n=1～9)团簇的密度泛函研究

利用密度泛函理论（DFT）在BLYP水平上对cunNi（n=1～9）团簇进行了结构优化和能量计算。通过计算得到不同异构体的总能以及CunNi（n=1～9）团簇的稳定结构,利用团簇的结合能、二阶能量差分,发现cu,Ni、Cu6Ni、cu8Ni团簇的稳定性较高。     

Yn(n=2-8)小团簇的结构与稳定性研究

采用密度泛函DFT中的B3LYP方法,选择LANL2DZ基组,优化并得到了Yn（n=2-8）小团簇的基态平衡结构,计算出了团簇的原子化能.结果表明,钇原子之间形成团簇最稳定的结构是倾向于平均配位数最大,十分类似于惰性元素的“软球模型”;团簇的平均原子化能随团簇的增大而增加.     

W_n与W_nN(n=1～5)团簇的结构与稳定性

用杂化密度泛函B3LYP方法结合6-311++G**和LANL2DZ赝势基组计算了Wn和WnN(n=1～5)团簇的稳定结构.讨论了纯Wn团簇和N原子掺杂到纯Wn团簇中后团簇构型的变化特点以及随着团簇尺寸的增加团簇结构及物理性质的变化规律.     

Mg掺杂硅团簇MgSin(n=1~10)的结构和电子性质研究

运用杂化密度泛函B3LYP理论方法,在6-311+G(d,p)基组水平上对MgSin(n=1~10)多种低能异构体进行优化,获得了各个尺寸下团簇的最低能量结构,并研究MgSin(n=1~10)的结构特点和电子性质.结果表明单个镁原子掺杂硅可得到稳定的二元掺杂团簇.     

铂金团簇结构与稳定性的密度泛函研究

采用随机踢球全局优化模型结合密度泛函理论系统,研究了Pt^λ_n(2≤n≤9,λ=0,-1)团簇的几何结构等微观性质,以及这些性质随着团簇尺寸变化的关系与演化规律.通过对计算结果理论的分析发现:中性与阴性团簇的基态构型在所研究的尺寸范围内更倾向于具有低对称性的三维立体结构;体系的平均结合能均随着铂金原子个数的增多而增大,阴性团簇平均结合能比相应的中性大;所有电荷态下团簇的离解能、二阶拆分能都随着铂金原子个数的增加呈现出明显的奇偶交替现象.结果表明:阴性的奇数团簇的稳定性要强于与之相邻的偶数团簇的稳定性;相反,中性团簇下偶数团簇的稳定性比奇数团簇强.     

MgPn(n=1～10)团簇的最低能量结构与稳定性的密度泛函研究

利用杂化密度泛函B3LYP方法在6-311G基组水平上对MgPn(n=1～10)团簇进行了几何构型优化和频率分析,得到了各个尺寸团簇的最低能量结构,并对体系的最邻近键长、平均结合能、裂化能、二阶能量差分进行了计算和分析. 结果表明: MgPn(n=1～10)团簇中Mg原子没有嵌入P团簇中,在n≥4时,MgPn(n=1～10)团簇最低能量结构的几何构型可以看作一个Mg原子直接替代纯磷团簇的P原子获得. 在优化得到的最低能量结构的基础上,发现可以用平均结合能和Mg-P间最邻近键长来共同描述MgPn(n=1～10)团簇稳定性的变化,MgPn(n=1～10)团簇在n=2,4具有较高的稳定性. 与纯磷团簇相比,MgPn(n=1～10)团簇的对称性与稳定性都有所降低.     

PdnAu(n=1-5)团簇的结构性质研究

在相对论有效原子实势近似下,用密度泛函方法（B3LYP／LANL2DZ）计算了掺杂二元合金PdnAu（n=1-5）团簇可能的几何构型和对应的电子态,讨论了团簇的稳定性,得到一系列稳定异构体的结构参数、电子态、能量和谐振频率,部分稳定构型具有较高的自旋多重性。结果表明,Pd-Au相互作用较强,改变了纯钯团簇的稳定构型,合金团簇的稳定性随体积增大而降低,计算结果对研究钯掺杂金的催化活性和选择性具有参考意义。     

团簇Yn(n=1～4)的电离势的理论计算

文章采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,分别在LANL2DZ基组、CEP-121G基组及SDD基组下,优化团簇Yn(n=1-4)的几何结构.计算结果表明Y和Y+的基态分别是二重态和三重态;Y2和Y+2的基态分别是五重态和四重态;Y3和Y+3的基态分别是二重态和三重态,具有D3h对称性的等边三角形结构;Y4和Y+4的基态分别是三重态和二重态,具有C3v对称性的金字塔结构和Cs对称性的金字塔结构.计算得到团簇Yn的3种电离势,其中第一类电离势IPverI与实验结果吻合得较好,而用后2种基组计算所得结果与实验值误差约2%.     

AunCu2(n＝1～4)团簇的量子化学研究

在相对论有效势近似下,用密度泛函方法B3LYP和LANL2DZ基组,系统计算了金掺杂铜原子团簇AunCu2(n＝1～4)的可能稳定结构,确定了低能量异构体的稳定结构.比较研究AunCu2和Aun的稳定性,结果表明:掺入两个Cu原子改变了纯金团簇的稳定性趋势.计算结果还再现了封闭结构稳定性的振荡性.     

铝氢化物Al2Hn(n=1~6)团簇结构与光谱

 采用密度泛函(DFT)中的B3P86方法,在Dunning的相关一致基组cc-PVTZ水平上,对铝氢化物Al₂H_n(n=1~6)团簇的可能几何构型进行优化计算,得出最稳定构型的几何参数、电子结构、振动频率和光谱等性质参数,并给出了最稳定结构的总能量(E_T)、结合能(E_BT)、平均结合能(E_av)、电离势(E_IP)、能隙(E_g)、费米能级(E_F)和氢原子差分吸附能(E_diff)等.结果表明铝氢化物团簇基态稳定结构的电子态分别为:n为奇数为²A,n为偶数为¹A;由于Al原子属于缺电子原子,能与等电子原子H化合,通过氢桥键形成含多中心键的氢化物,本文优化计算发现,铝氢化物团簇最稳定的构型中都存在氢桥键,这是铝氢化物的奇异结构特征.最后分析铝氢化物团簇的平均结合能、电离势、能隙和费米能级等动力学和红外光谱特性,说明Al₂H_n(n=1~6)团簇中Al₂H₆最稳定,H-Al桥键键长比端键更长,最强峰红外光谱强度最大.     

第一性原理研究Au_n(n=2-11)团簇的结构和稳定性

从第一性原理出发,利用密度泛函理论中广义梯度近似对Aun(n=2-11)团簇进行了结构优化、能量和振动频率分析,得到了金团簇最低能量结构及亚稳态结构.计算结果表明,Aun(n=2-11)团簇的基态结构均为平面结构,Aun可通过Aun-1边戴帽一个原子生长而得,归咎于相对论效应引起的sd杂化.综合Aun团簇基态的平均结合能、离解能及二阶能量差分可知,n为偶数的Aun团簇的稳定性相对较高,并且Au6团簇的稳定性在所有团簇中是最突出的.     

PdnAu(n=1-5)团簇的结构与性质研究

在相对论有效原子实势近似下,用密度泛函方法(B3LYP/LANL2DZ)计算了掺杂二元合金PdnAu(n=1-5) 团簇可能的几何构型和对应的电子态,讨论了团簇的稳定性,得到一系列稳定异构体的结构参数、电子态、能量和谐振频率,部分稳定构型具有较高的自旋多重性.结果表明,Pd-Au相互作用较强、改变了纯钯团簇的稳定构型, 合金团簇的稳定性随体积增大而降低.     

Aun+1-1、AunCr-1 (n=1~10)团簇结构、稳定性与电子构型研究

采用密度泛函理论对阴离子团簇Au_(n+1)~(-1)、Au_nCr~(-1)(n=1～10)的基态结构、稳定性、电子构型与磁性做了系统研究。结果表明:Au_(n+1)~(-1)均为平面构型,Au_nCr~(-1)(n=1～6)为平面结构,Au_nCr~(-1)(n=7～10)为体结构;Au_(n+1)~(-1)替代掺杂Cr原子提高团簇的稳定性;离解能与二阶差分能结果表明偶数的Au_(n+1)~(-1)、Au_nCr~(-1)稳定性比相邻奇数团簇高;轨道的有效电荷分布结果说明Cr原子的掺入使得Au原子内部spd杂化变得更复杂,Au_nCr~(-1)中Cr原子成为价电荷的主要接受者;轨道磁矩分布结果则表明Au_(n+1)~(-1)电子结构随尺寸增长表现为明显的开闭壳层结构,Au_nCr~(-1)的电子结构均为开壳层,Au_(n+1)~(-1)的磁矩主要由Au 5d轨道贡献,而Au_nCr~(-1)的磁矩则主要由Cr 3d轨道贡献。