金属硼球烯VB_(40)^(-)团簇的结构、稳定性、光谱和键合:粒子群优化算法结合密度泛函理论研究

本文通过粒子群优化算法结合量子化学计算,对V掺杂硼团簇VB_(40)^(-)的各种候选结构进行了全局预测.对于VB_(40)^(-)团簇,我们预测2个能量最低的结构(结构Ⅰ和Ⅱ)为内嵌式金属硼球烯.结构Ⅰ具有VB_(40)^(-)对称性,继承了B_(40)(D_(2d)对称性)的笼形结构,硼与钒的配位数为16,而结构Ⅱ之前未见报道.值得注意的是,新发现的结构Ⅱ有Cs对称性,有最高配位数,为20.基于这2种结构,本文利用分子轨道、Wiberg键级和电子局域函数分析了其电子性质.适应性自然密度划分与化学键分析表明,VB_(40)^(-)团簇(VB_(40)^(-)对称性)的σ键和π键较好地继承了B_(40)(D_(2d)对称性)键的特征.此外,我们还模拟了光电子能谱、红外光谱、拉曼光谱和紫外可见光光谱,以便于后期的实验表征.