定向Monte Carlo格点搜索算法用于氧化铝团簇(Al2O3)n (n=1~50)的结构搜索

氧化铝纳米团簇在众多技术应用中日益受到重视, 找到其最优结构对进一步的研究非常重要. 本工作提出了一种定向Monte Carlo格点搜索算法用于搜索不同氧化铝晶体(α, θ和δ)内的不同尺寸的氧化铝纳米团簇的结构, 并对结构进行了分析比较. 通过定向移动策略, 定向Monte Carlo格点搜索中每一步都是“有效”移动, 极大地增加了搜索效率. 研究结果发现α氧化铝团簇形成一种多层结构, θ和δ氧化铝团簇形成一种单层薄膜结构. θ和δ氧化铝团簇的二阶能量差分存在奇偶震荡, 偶数尺寸的氧化铝团簇具有相对更高的稳定性. 通过相对能量比较发现相同尺寸下θ和δ氧化铝团簇薄膜结构比α氧化铝团簇结构更稳定, 在对这种薄膜进行第一性原理计算后进一步验证这种薄膜具有良好的稳定性和抗氧化性.