Ge_nSi_mC_5(n+m=2)团簇结构与电子性质的DFT研究

在密度泛函理论基础上,对GenSimC5(n+m=2,0≤n,m≤2)团簇进行了全电子、从头算研究．优化结构和频率分析表明GeC5Ge、SiC5Si、GeC5Si团簇的基态都采取单重态的线性结构．结果证实了在这些二元或三元富碳团簇中,最强、最多的CC双键的形成主导团簇同分异构体的相对稳定性．

基于5粒子团簇态实现2粒子未知态的量子隐形传态

提出了一个决定性的传输2粒子未知态的量子隐形传态方案.在这个方案中,发送者Alice和接收者Bob共享一个5粒子团簇态.首先,发送者Alice对自己手中的粒子做一次5粒子von-Neumann联合测量,并把测量的结果通过经典信道告诉接收者Bob.接受者Bob根据发送者Alice通知的测量结果,对手中的粒子做相应的幺正变换,就能够获得发送者Alice想要传输的2粒子未知态.

笼型Li_6Si_5团簇的结构和储氢性能研究

利用密度泛函M06方法,在6-311+G(d, p)基组水平上对Si_5和Li修饰的Si_5团簇的几何结构和电子性质及储氢性能进行理论计算研究.结果表明, Si_5团簇最低能量构型为笼型结构,纯Si_5团簇不能有效吸附氢分子. Li原子的引入显著改善了Si_5团簇的储氢能力.以六个Li原子穴位修饰Si_5团簇为载体,每个Li原子周围可以有效吸附三个氢分子,其氢分子的平均吸附能为2.395 kcal/mol,储氢密度可达16.617 wt%.合适的吸附能和较高储氢密度表明Li修饰Si_5团簇有望成为理想的储氢材料.

(K_3N)_n(n=1,…,5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311G*水平上对碱金属氮化物(K3N)n(n=1,…,5)团簇各种可能构型进行几何结构优化,预测各团簇的最稳定结构,并对其成键特性、电荷分布、振动特性及稳定性进行分析研究.结果表明,随着n的增大,(K3N)n(n=1,…,5)团簇的最稳定结构逐渐由平面结构向空间立体结构转变,(K3N)4、(K3N)5团簇为类似晶体的层状结构;团簇中N原子的配位数以5、6较多见;团簇中N原子的平均自然电荷为-1.608e,K原子的平均自然电荷为+0.550e,K-N键为较强的离子键;(K3N)4团簇有相对较高的动力学稳定性.

[Ca(NH_2)_2]_n(n=1～5)团簇的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对[Ca(NH2)2]n(n=1～5)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性等进行了理论研究.结果表明:团簇易形成环状结构,以金属Ca原子团簇作为骨架,NH2基结合在金属团簇骨架上,并主要是Ca—N成键和Ca—Ca成键.团簇中Ca—N键长为0.225～0.257nm,Ca—Ca键长为0.312～0.354nm,N—H键长为0.102～0.103nm,H—N—H键角为102.9°～104.2°;团簇中Ca原子的自然电荷在1.657e～1.720e之间,N原子的自然电荷在-1.543e～-1.592e之间,H原子的自然电荷在0.349e～0.367e之间,Ca原子和NH2基之间相互作用呈现较强的离子性;对比团簇和晶体的结构及IR谱表明,NH2基在团簇和晶体中的结构基本一致。

H_7^+团簇离子及其中性团簇产物H_4和H_5

报道了H+7团簇的实验研究结果,从H+7的分解能谱发现,可能存在H4和H5等中性团簇产物.分析讨论了H+7的形成方式和可能的分解途径.

PtnNim(n+m≤5,n,m≠0)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中B3LYP方法,在Lanl2dz水平下对Pt_nNi_m(n+m≤5,n,m≠0)团簇进行了结构优化,预测它们的基态几何结构,并对基态结构的平均结合能、磁性以及五个原子团簇的振动频率和光谱进行了分析.结果表明:Pt_nNi_m(n+m≤5,n,m≠0)团簇的基态结构趋向于立体结构,三个原子团簇的基态结构都为三角形,四个原子团簇的都为四面体,五个原子团簇都为船型;PtNi_n(n=2-4)团簇都具有弱的反铁磁性,其他团簇都呈铁磁性,并且我们所计算的Pt/Ni合金团簇的磁性具有Ni纯团簇的特征.它们的磁矩分为两个阶段:当2≤n+m≤4时团簇的磁矩为2μ_B,n+m=5时团簇的磁矩突增到4μ_B,且五个原子团簇的9个振动模式都既具有红外活性又具有拉曼活性.

碱土金属叠氮化合物(MgN_6)_n(n=1～5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论在B3LYP/6-311G*水平上对碱土金属叠氮化合物(MgN6)n(n=1～5)团簇各种可能构型进行了几何优化,预测了各团簇的最稳定结构。并对最稳定结构的成键特性、电荷分布、振动特性及稳定性进行理论研究。结果表明,叠氮化合物中叠氮基以直线型存在,MgN6团簇最稳定结构为直线型;(MgN6)2团簇最稳定结构为Mg2N2四元环平面结构;(MgN6)n(n=3～5)团簇最稳定结构是由2个叠氮基与2个Mg原子首先构成近似菱形,再由近似菱形延伸形成的链状结构。叠氮基中间的N原子显示正电性,两端的N原子显示负电性,且与Mg直接作用的N原子负电性更强,金属Mg原子和N原子之间形成很强的离子键。(MgN6)n(n=1～5)团簇最稳定结构的IR光谱分为4个部分,其最强振动峰均位于2209～2313cm-1,振动模式为叠氮基中N-N键的反对称伸缩振动。稳定性分析显示,(MgN6)3和(MgN6)5团簇相对于其他团簇较为稳定。

平面星形CBe_(5) Li^(+)_(5) 超碱离子团簇的结构及其储氢性能研究

采用密度泛函理论(DFT)方法,研究平面星形CBe_(5)Li^(+)_(5)超碱离子团簇的结构及其储氢性能.结果表明,平面星形D 5h结构的CBe_(5)Li^(+)_(5)超碱离子团簇具有较高的热力学稳定性,氢分子能在Li+周围发生吸附,且每个Li+周围能有效吸附三个氢分子.结构的稳定性及合适的吸氢性能表明平面星形CBe_(5)Li^(+)_(5)超碱离子团簇在常温常压条件下可能作为较好的储氢媒介.

H_4^+,H_5^+和H_7^+团簇离子的测量和确认

报告了H+ 4 ,H+ 5,H+ 7等团簇离子的测量结果 .确认可以由H+ 3 与一个或多个H和H2 相互作用形成较大的H+ 4 ,H+ 5,H+

H_5^-团簇正四面体中心结构与能量的变分计算

选用类Ｃ原子波函数，在单中心球模型近似下，利用变分法计算了Ｈ－５团簇正四面体中心结构与能量。结果表明当中心Ｈ原子核到顶角Ｈ原子核之间的距离Ｒ＝１．５８ａ０时，体系能量有一极小值－２．８０３６ｈ．ａ．ｕ．。这表明Ｈ－５的正四面体中心结构是可能稳定存在的。计算结果与用ＭＡＣＱＭ法计算的结果基本相符，表明采用的物理模型及其计算方法是合理可靠的。

激光溅射Cu等离子体与气相C_2H_5OH团簇的反应

用激光溅射-分子束技术研究了气相中Cu的等离子体与乙醇分子团簇的反应.观察到三种团簇正离子Cu+(C2H5OH)n、CuO+(C2H5OH)n、H+(C2H5OH)n和三种团簇负离子(C2H5OH)nC2H5O-、(C2H5OH)n(H2O)OH-、(C2H5OH)n(H2O)2OH-(n≤12).详细考察了在不同的载气压力下激光烧蚀等离子体作用于脉冲分子束,以及在一定的压力下等离子体作用于分子束不同位置时,对团簇产物种类和团簇尺寸大小的影响.分析了Cu+(C2H5OH)n、CuO+(C2H5OH)n、H+(C2H5OH)n、(C2H5OH)nC2H5O-、(C2H5OH)n(H2O)OH-、(C2H5OH)n(H2O)2OH-等团簇的产生机理.

用类Li原子波函数对H_5^(2+)团簇的正四面体中心结构与能量的研究

在单中心球模型近似下,选用类Li原子解析波函数,用变分法计算了H52+团簇正四面体中心结构与能量.结果表明当中心氢原子核到顶角氢原子核之间的距离R=1.93a0时,体系能量有一极小值E=-4.3792 Hartree(a0=0.529177×10-10m,1 Hartree=27.2 eV).这表明H52+团簇的正四面体中心结构是稳定的结构,H52+团簇是可能存在的.

Na^+修饰Si_5^(-6)团簇的结构及其储氢性能

本文采用密度泛函理论(DFT)研究Na_7Si^+_5阳离子团簇的结构及其储氢性能。结果表明,氢分子在一价碱金属Na^+阳离子修饰的负六价阴离子Si【math110z】团簇结构中发生表面吸附,每个Na^+都可以吸附四个氢分子,并且氢分子具有比较合适的吸附能。较高的储氢密度和合适的氢吸附能表明Na^+阳离子修饰Si【math111z】阴离子团簇在常温常压条件下可以作为氢气的存储媒介。

PtIr_n^(0,±)(n=1～5)团簇电子结构与振动光谱的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法对PtIrn0,±(n=1～5)团簇基态构型的自然键轨道(NBO)、光谱、芳香性和极化率进行理论研究.结果表明:团簇形成过程中Pt得到电荷,而对于Ir原子,电荷有得有失,部分Ir原子失去的电荷转移到Pt原子及其它Ir原子上;原子数较多的团簇红外(IR)光谱和Raman谱中出现较多的振动峰,其中PtIr4-团簇的IR光谱及Raman光谱的振动峰最强;团簇PtIr3、PtIr5、PtIr5+具有芳香性;PtIrn0,±(n=1～5)团簇原子间的成键相互作用随n的增加而增强,团簇PtIr3、PtIr5+电子结构相对不稳定,离域效应较大,阴离子团簇的电子结构的稳定性随着原子数增加逐渐增强,离域效应逐渐减小.

(KN_3)_n(n=1～5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311G~*基组水平上对(KN_3)_n(n=1～5)团簇各种可能的结构进行了几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷分布和稳定性性质进行了分析研究.结果表明,叠氮化合物中叠氮基以直线型存在,KN_3团簇最稳定结构为直线型,(KN_3)_n(n=2～3)团簇最稳定结构为环形结构,(KN_3)_n(n=4～5)团簇最稳定结构是由(KN_3)_2团簇最稳定结构形成的平面和空间结构.N—N键键长在0.1156～0.1196nm之间,N—K键键长在0.2357～0.2927nm之间;叠氮基中间的N原子显示正电性,两端的N原子显示负电性.且与K原子直接作用的N原子负电性更强,金属K原子与N原子之间形成离子键.(KN_3)_n(n=1～5)团簇最稳定结构的IR光谱最强振动峰均位于2180～2230cm^(-1),振动模式为叠氮基中N—N键的反对称伸缩振动.稳定性分析显示,(KN_3)_3团簇具有相对较高的动力学稳定性.

Mg_xNi_y(x+y≤5)合金团簇的几何结构和电子性质的理论研究

用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-311+g基组水平上对MgxNiy(x+y≤5)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的基态结构,并对其电子结构和能量特性等性质进行了理论研究.结果表明:Mg,Ni原子的掺杂使主团簇的基态结构和对称性发生了明显改变,而且Ni原子成键数越多的团簇结构越稳定;在Mg和Ni相互作用形成合金团簇的过程中,发生原子间的电荷转移,使得合金团簇中大多数Mg原子带正电荷Ni原子带负电荷,而且Ni原子的电荷调节能力较强,容易与其它体系相互作用而形成新的合金材料;从能隙和自然键轨道(Natural Bonding Orbits,NBO)分析显示,MgNi2团簇较稳定,Mg2Ni3团簇具有很好的化学活性.

Pt_nN^(0,±)(n=1～5)团簇结构与稳定性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ赝势基组水平上对PtnN0,±(n=1～5)团簇进行了几何结构优化,得到了基态构型,并对基态构型的稳定性和能隙进行了理论分析.结果表明:对于PtnN0,±(n=1～5)团簇,从平均结合能角度看,中性和阳离子团簇随着原子个数的增多,平均结合能呈现依次增长的趋势,表明热力学稳定性越来越好.对于阴离子团簇,Pt2N-和Pt3N-平均结合能最大,表明热力学稳定性最好.从能隙角度看,PtN的化学活性最强,PtN-的化学稳定性最强.

（OsH_2）_n（n=1~5）团簇结构稳定性与磁学性质的理论研究

采用密度泛函理论,在广义梯度近似（GGA）下对（Os H2）n（n=1~5）团簇的可能构型进行几何参数全优化,得到基态结构,并对基态结构的平均结合能（Eb）、能量二阶差分（Δ2E）、磁矩和态密度等进行计算.结果表明：（Os H2）n（n=1~5）团簇趋向于形成空间三维结构,Os与H之间有较强的相互作用,并且Os H2的基态结构可以看作是（Os H2）n（n=1~5）团簇结构的基本组成单元;（Os H2）4团簇稳定性较好,只有（Os H2）5基态结构呈反铁磁性耦合,团簇的磁矩主要来源于Os原子的d轨道.

PtIr_n^(0,±)(n=1～5)团簇结构与稳定性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的b3lyp方法,在lanl2dz基组水平上对PtIrn0,±(n=1～5)团簇的各种可能构型进行几何参数全优化,得到它们的基态构型,并对其稳定性进行计算研究.结果表明:PtIrn0,±(n=1～5)团簇存在多种异构体,在原子数较少时均为二维平面结构,随着原子数的增加其基态结构变为三维结构;团簇的热力学稳定性随着原子个数的增加越来越好,PtIr3+团簇稳定性最好,与纯Ir团簇相比,PtIrn(n=1～5)团簇更易得到电子,非金属性增强;Ir原子对团簇的稳定性起到了主导作用.