Cu13±团簇几何和电子结构的密度泛函研究

借助遗传算法结合Gupta原子间相互作用势.本文采用密度泛函理论系统研究了带电Cu₁₃^±团簇的基态与低激发态的几何结构和电子结构,并与中性Cu₁₃团簇的结果进行了对比.计算结果表明:对Cu₁₃ⁿ（n=0,±1）团簇,高对称性几何构型在众多异构中无能量竞争性优势,团簇基态结构皆为非紧致低对称性结构,对Cu₁₃找到一种新的低对称性最低能结构;带电明显影响团簇结构稳定性,带电Cu₁₃^±团簇与中性Cu₁₃团簇的结构稳定性序列显著不同;基态Cu₁₃ⁿ（n=0,±1）团簇具有磁矩最小化效应,而其高对称性结构则有较大磁矩;计算所得Cu₁₃团簇电离能及电子亲和势与实验结果相符.     

混合团簇Cu11Fe2的的密度泛函研究

以Cu13非紧致低对称性基态结构及四种13原子高对称性（Ih、Oh、D5h、D3h）密堆积结构为初始构型，通过不等价位原子替换，利用密度泛函理论系统研究了Cu11Fe2混合团簇的稳定性及磁性．结果表明：对四种高对称性结构相应中心位替代构型稳定性均高于双表面位替代构型；Cu11Fe2团簇的基态结构为含一个中心位替代和一个表面位替代的Ih替换结构，这与Cu13的基态结构完全不同；Cu11Fe2无明显近基态同分异构现象；相较Cu13团簇、Cu11Fe2团簇的稳定性及磁性均得到增强．     

N、P掺杂硼烯/石墨烯异质结的密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统研究了氮、磷掺杂对硼烯/石墨烯异质结的几何结构和电子性质的影响.结果表明,相较完整硼烯/石墨烯异质结的金属特性,氮、磷掺杂的硼烯/石墨烯异质结均表现为半导体特性.室温下的分子动力学模拟进一步论证了相关体系的动力学稳定性.研究结果能够为硼烯/石墨烯异质结在新型二维半导体材料中的应用提供参考价值.     

Fe55团簇预熔化的分子动力学研究

本文运用分子动力学模拟小尺寸铁团簇在熔点附近的预熔化现象,根据均方根键长涨落判断出预熔化现象发生的温度区间并讨论在此温度区间内能量和结构的关系.结果表明,在团簇体系预熔化过程中,表面原子是先于内部熔化,随着温度的增加,两部分原子在熔点附近相互扩散,趋于无序并最终完全熔化.     

遗传算法结合不同势研究Irn(n=2-60)团簇结构特性

采用Gupta势和Sutton-Chen势结合遗传算法系统地研究了Irn(n=2～60)团簇的基态结构特性.结果表明:在所讨论的尺寸范围内,n≥4时Gupta势比Sutton-Chan势描述的铱团簇的平均束缚能稍高;n=2～60间,大部分Ir团簇在两种势下具有相同的几何结构,在n=22、29、35、37时两种势描述的团簇对称性不同.两类势都表明:在铱团簇的生长中,存在类Ih构型、类fcc构型和类十五面体构型之间的竞争;总体上,铱团簇的平均束缚能、平均近邻原子间距及平均配位数均随原子数目的增加而增大.两种势所描述的铱团簇具有相同的幻数序列(13、19、23、38和55).     

Pd团簇熔化的分子动力学模拟

本文运用分子动力学研究钯团簇Pd,(n=13,14,54,55)熔化行为.结果表明:所有Pdn团簇的熔化过程中都有预熔化行为.Pdn团簇的熔点并不是随着原子数目的增加而有着简单的递增关系.Pdn(n=54,55)团簇的预熔化温度区间比较窄.Pdn(n=13,54,55)团簇在熔化过程中有固液共存现象,而Pd14团簇则有表面熔化行为.     

Fe-Ni混合团簇基态结构的遗传算法研究

采用半经验的Gupta多体势结合遗传算法对不同组分的FenNim(N=n+m, N=13,38)混合团簇的基态结构和性质进行了模拟研究。结果显示：总原子数为13的混合团簇基态几何构型是基于单质团簇的基态二十面体结构,并且随着Fe原子数的增加表现出Fe原子首先占据中心位置的规律性;对总原子数为38的混合团簇,在轻混合（类掺杂）情形（ ）下基态几何构型为类似于纯单质团簇基态的截角八面体结构,而在重混合（n=16-33）时基态几何结构表现为不同于单质团簇的类截角二十面体构型;分析二级差分能表明Fe1Ni12、Fe7Ni31及Fe14Ni24具有相对高的稳定性,我们提出了基于有效键数的简化模型以解释此幻数结构序列     

Fe-Ni混合团簇基态结构的遗传算法研究

采用半经验的Gupta多体势结合遗传算法对不同组分的FenNim(N=n+m,N=13,38)混合团簇的基态结构和性质进行了模拟研究.结果显示:总原子数为13的混合团簇基态几何构型是基于单质团簇的基态二十面体结构,并且随着Fe原子数的增加表现出Fe原子首先占据中心位置的规律性;对总原子数为38的混合团簇,在轻混合(类掺杂)情形(n≤15,34≤n≤38)下基态几何构型为类似于纯单质团簇基态的截角八面体结构,而在重混合(n=16～33)时基态几何结构表现为不同于单质团簇的类截角二十面体构型;分析二级差分能表明Fe1Ni12、Fe7Ni31及Fe14Ni24具有相对高的稳定性,我们提出了基于有效键数的简化模型以解释此幻数结构序列.     

密度泛函理论研究混合团簇Al12X(X=Sc、Ti、V、Gr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)的结构和磁性

以四种13原子高对称性(Ih、Oh、D5h、D3h)密堆积结构为初始构型,通过不等价位原子替换,利用密度泛函理论系统研究了Al12 X(X=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)掺杂团簇的结构及磁性.结果表明:除Al12 Cr和Al12Fe以外,其它Al12X团簇的基态结构均以Ih替换结构为主,其中前3d元素(X=Sc、Ti、V、Mn)倾向于表面位置替换,而后3d元素(X=Co、Ni、Cu、Zn)则倾向于中心位置替换;Al12 Cr和Al12Fe团簇以Oh结构的表面替换为基态结构;对多数3d元素(X=Ti、V、Cr、Fe、Co、Zn)其掺杂团簇均出现明显的近能同分异构现象;相较纯Al13团簇掺杂团簇普遍体现出磁性增强效应.     

混合团簇Cu12A(A=Fe、Co、Ni)结构及能量特性的密度泛函研究

以Cu13非紧致低对称性基态结构及四种13原子高对称性(Ih、Oh、D5h、D3h)密堆积结构为初始构型,通过不等价位原子替换,利用密度泛函理论系统研究了Cu12A (A=Fe、Co、Ni)混合团簇的结构及能量特性.结果表明:Cu12 A(A=Fe、Co)团簇的基态结构均以Ih替换结构为主,且均倾向于中心位置替代的高对称性结构,而Cu12Ni团簇基态则为与Cu13类似的非紧致低对称性结构;Fe、Co、Ni三者对Cu13基态各不等价位替代结构稳定性序列基本相同,而对四种高对称性结构相应中心替代构型稳定性均高于表面替代构型(且Fe、Co均明显强于Ni);对各混合团簇基态结构均无明显同分异构现象.