Na_mSi_(7-m)(m≤6)团簇的结构和电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-311+G(d)水平上,对NamSi7-m(m≤6)团簇的最低能量结构和电子性质进行了研究.结果表明:m≤4时,团簇的稳定结构倾向于Na原子附着在带负电的Si7-m结构的不同位置上,Na原子成分较多时(m≥4)混合团簇的稳定几何结构发生较大的变化,且团簇中Nam的结构与单一的Nam团簇的稳定结构不同;自然电荷布居分析表明,电荷从Na原子转移到Si原子;随着Na原子成分的增加,团簇越来越容易失去电子,且团簇的稳定性也随之减弱;随着m的增加能隙出现振荡,其中Na5Si2的能隙最小,化学活性最强,Na2Si5的能隙最大,化学活性最弱.

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。

Sn_mAs_n(m+n≤6)团簇的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对Sn_mAs_n(m+n≤6)团簇的各种可能构型进行了几何参数全优化,得到相应的基态结构;并对基态构型的平均结合能、Mulliken布居和偶极矩进行了系统研究。研究结果发现Sn_mAs_n二元团簇基态结构更倾向于形成Sn-As键数最多的构型,并且占有Sn原子比例大的最稳定结构类似于纯锡团簇的构型;掺杂偶数个As原子可以提高锡砷二元团簇的稳定性;Sn原子是电荷的捐赠者,而As原子则是电荷的接收者;二元Sn_mAs_n团簇均为极性分子,其中团簇SnAs偶极矩最大,极性最强,团簇Sn_4As_2的偶极矩最小,极性最弱。

RuSi_n(n=1～6)团簇的结构、稳定性和电子性质的密度泛函研究

运用杂化密度泛函理论方法在（U）B3LYP/Lan L2DZ水平研究了Ru Sin（n=1~6）团簇体系的稳定结构及电子性质.结果发现：Ru Sin（n=1~6）团簇基本保持了纯硅团簇的框架.对原子平均束缚能和分裂能的计算表明,Ru Si6团簇是Ru Sin（n=1~6）团簇中热力学稳定性最强的.对自然电荷分布的研究结果发现,Ru Sin（n=2,4~6）团簇的最低能结构出现电荷反转现象.HOMO-LUMO能隙的研究结果表明掺入钌原子后团簇的化学活性增强了,且Ru Si的化学活性是Ru Sin（n=1~6）团簇最强的.通过对团簇磁矩的研究发现,Ru Si和Ru Si3团簇具有了磁性,其余团簇的总磁矩为零,且Ru Sin（n=1~6）团簇中各原子对团簇总磁矩的贡献不同.

Ge_mSi_n(m=1,2;n=1～7)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）对GenSin（m=1，2；n=1～7）团簇的结构及稳定性进行了研究．在B3LYP／6-311G水平上进行了结构优化和频率分析，得到了各团簇的最低能量结构．对最稳定结构的二阶能量差分、分裂能、成键特性等性质进行了理论研究．结果表明：GemSin团簇的稳定结构与Six（s=m＋n）团簇的结构相似，相同尺寸的混合团簇原子间的成键特性非常相似，这为找到大尺寸的Ge=Si。团簇稳定结构提供了一条有效途径．电荷主要是从Ge原子转移到Si原子.在所研究的团簇中，GeSi3，GeSi6，Ge2Si2，Ge2Si5的结构较稳定．

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.

W_nC^(0,±)(n=1,…,6)团簇结构与电子性质的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP在Lanl2dz基组水平上对WnC0,±(n=1,…,6)团簇的各种可能构型进行几何结构优化,得出它们的基态构型,并对基态构型的稳定性和电子性质进行理论研究.结果表明,当n>3时,稳定构型从平面转变成立体结构,同时C原子趋向于表面最稳定;C原子的掺入使得Wn团簇的稳定性增强,其中W3 C团簇稳定性最高,可看作WnC0,±(n=1,…,6)团簇的结构基元;通过比较WnC与纯Wn团簇的垂直亲和能(VEA)和垂直电离能(VIP)可知,WnC团簇更易得到电子,非金属性增强.

W_mB_n(m+n≤7)团簇结构与稳定性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上优化W m B n(m+n≤7)团簇的几何结构,得到它们的基态构型,并对基态构型的平均结合能、二阶能量差分、能隙及WIB键级进行计算.结果表明:WB n团簇的基态构型均是平面结构;当m≥2且m+n≥4时,除W3B团簇外,其余团簇的基态结构均为立体结构;团簇的热力学稳定性随W原子个数的增加越来越好,W-W键的强度明显高于W-B和B-B键,W原子对团簇的稳定性起主导作用;W2B2和W3B团簇最稳定.

Nb_2 Si_n^+(n=1～6)团簇的密度泛函理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了Nb2Sin+(n=1～6)团簇的几何结构和电子性质.结果发现最低能Nb2Sin+团簇除了n=5,6发生了微小畸变外,其余基本保持了相应的中性Nb2Sin[(n=1～6)]团簇的结构.且除了Nb2Si+团簇外,所有的最低能结构都是自旋二重态,电子态也都为2A;由原子平均束缚能和分裂能可知,Nb2Sin+团簇的热力学稳定性比相应的Nb2Sin团簇[(n=1～6)]强,说明失去一个电子增加了团簇的热力学稳定性.且Nb2Si3+团簇的热力学稳定性是Nb2Sin+(n=1～6)团簇中最强的.从绝热电离势(AIP)和垂直电离势(VIP)的结果发现,由于VIP与AIP差值很小,说明Nb2Sin+团簇和Nb2Sin团簇[(n=1～6)]结构的构型相同.Nb2Si团簇的AIP值具有最小值6.623eV,表明在实验上很容易得到它们的阳离子形式且在质谱中可观测到较高的峰值.对HOMO-LUMO能隙的研究表明与相应的Nb2Sin(n=1～6)团簇相比,Nb2Sin+(n=1～6)团簇的HOMO-LUMO能级除了n=2,6外普遍增大,说明Nb2Sin+团簇的化学稳定性强于Nb2Sin团簇[(n=1～6)],并且除了Nb2Si3+团簇外都是半导体性的.由Mulliken电荷布局得出团簇的总磁矩和原子局域磁矩,表明Nb2Si+团簇的总磁矩最大,为3.0μB,呈现为铁磁质.硅原子则在不同的团簇中表现为顺磁性或抗磁性.

Be_n(n=1～6)团簇吸附H_2的密度泛函研究

采用密度泛函广义梯度近似(GGA)的PW91方法,用全电子基组DNP对Ben(n=2～6)团簇几何结构进行优化,计算了团簇的总能、平均结合能、振动频率、最高已占据轨道能级、最低未占据轨道能级、能隙、垂直电离势和垂直亲和势。在Ben(n=1～6)团簇的顶位、桥位和穴位吸附H2后,进行了吸附物的几何优化和能量计算,得到最佳吸附位,并计算了吸附前后的总态密度和Mulliken电荷布居。结果表明:团簇中Be原子数增多,稳定性增强;吸附H2的吸附能处于0.0061982～0.0089722a.u.之间;随着Be团簇原子数量增加,与H的s-p杂化程度增强;吸附位对应的电荷转移量越大,吸附越牢固。

Mg_nP_m团簇的几何结构,电子性质和稳定性的密度泛函研究

本文运用密度泛函理论在B3LYP6-311G水平上对MgnPm（n=1～2，m=1～8）团簇的几何构型，稳定性以及电子性质进行了较详细的计算研究．在优化所得的MgnPm（n=1～2，m=1～8）基态结构中，n＋m≥4时，团簇易形成五元环和四元环型结构．在得到的基态结构的基础上，我们对最低能量结构的二阶能量差分和能隙进行了计算，结果表明MgP4，MgP6，Mg2P2以及Mg2P4具有较高的相对稳定性．在对自然电子组态和电荷布居的进一步分析发现，P原子获得电荷的多少取决于P，Mg原子之间的距离的大小．

W_6Si_n^(0,±)(n=1,2)团簇结构与电子性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论中的杂化密度泛函B3LYP,在Lanl2dz基组水平上对W6Sin0,±(n=1,2)团簇的各种可能构型进行了几何结构优化,得出了它们的基态构型,并对基态构型的芳香性、磁性及NBO轨道进行了系统的理论分析.结果表明:所有的W6Sin0,±(n=1,2)团簇的基态及亚稳态结构都为立体几何结构,Si-Si之间不成键;aW6Si20,±团簇具有芳香性,其中aW6Si2团簇的芳香性最强;电荷由Si原子向W原子转移;aW6Si1团簇无磁性,aW6Si1+,aW6Si20,±团簇具有弱的铁磁性,aW6Si1-团簇具有弱的反铁磁性;aW6Si20,±团簇比aW6Si10,±团簇的总磁矩大.

H_6M_4(N_2H_2)_3(M=Al,Ga)簇合物的结构、红外光谱和热力学性质研究

采用自洽场方法(HF)和密度泛函(DFT)的B3LYP方法,在6 31G 水平下,研究了H6M4(N2H2)3(a M=Al,b M=Ga)簇合物的几何构型、电子结构、红外光谱及热力学性质.结果表明:N-N键比肼中N-N键长,有进一步裂解的趋势.振动频率计算表明:铝、镓的肼簇合物为基态稳定结构.

W_nNi_m(n+m=8)团簇轨道能级与芳香性的理论研究

用密度泛函理论(DFT)中的b3lyp方法,在Lanl2dz基组水平上对WnNim(n+m=8)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;并对基态构型的轨道能级分布、能隙、HOMO、LUMO能级、芳香性和热力学性质进行分析,结果表明:团簇W5Ni3和W6Ni2的Alpha轨道和Beta轨道是完全简并的,所有电子都是严格两两配对的;团簇W2Ni6能隙最小,化学活性最强,组成前线轨道的成分基本相同;W6Ni2能隙最大,化学活性最弱;团簇W1Ni7,W5Ni3,W6Ni2,W7Ni1具有芳香性,W2Ni6具有反芳香性;团簇的生成焓都是负值,为放热反应,热力学上是稳定的.

W_mC_n(m+n≤7)团簇电子结构与光谱性质

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上优化得到了Wm Cn(m+n≤7)团簇基态结构,并对其振动光谱、自然键轨道(NBO)进行了系统的研究.结果表明:在W原子和C原子作用的过程中,W原子的6s轨道上的电荷转移到了C原子2p轨道,产生了轨道杂化现象,形成了较强的W-C化学键;振动光谱分析显示振动频率主要分布在55.99cm-1至2061.41cm-1处,最强峰对应的的振动模式大部分都为C原子或W原子的伸缩振动.

Au_nAl_m(m+n=5)团簇的结构和稳定性研究

采用密度泛函理论(DFT)的杂化密度函数B3LYP/LANL2DZ方法,对AunA lm(m+n=5)二元团簇可能的几何结构进行了优化,预测了AunA ml(m+n=5)团簇的可能基态构型,同时计算了基态结构的结合能、垂直电离势、垂直电子亲和势和能隙。结果表明Au2A l3体系的结合能最大,结构最稳定。

W_mB_n(m+n≤7)团簇电子结构与光谱性质的计算研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上优化了WmBn(m+n≤7)团簇的几何结构,得到了它们的基态构型,并对其自然键轨道(natural bond orbital,NBO)以及振动光谱进行了计算研究.结果表明:团簇中NBO电荷分布状况与团簇的对称性相关;W原子比B原子电荷调节能力强,易与其他原子形成化学键;最大频率以及最强峰值对应的振动模式大部分是B原子或W原子的伸缩振动以及摇摆振动.

Au_nAg_m^-(n+m=2～4)负离子团簇光脱附电子谱计算

利用密度泛函理论,通过几何优化和态密度计算了Au_nAg_m^-(n+m=2～4)团簇的光电子光谱,结果显示只有Au_2Ag_2^-团簇的第一个峰发生了0.5eV的红移,而其它团簇的峰位置符合的很好,因此理论计算给出的团簇结构是合理的.

(HgmSen)(m=1,2,3,n=1,2)分子离子团簇结构和光谱性质

本工作采用LANL2DZ赝势基组、B3LYP方法对Hg_mSe_n（m=1,2,3,n=1,2）分子离子团簇微观结构和电子性质进行了opt、Freq、NBO计算,用TDDFT计算吸收光谱,得到了基态结构、电子性质、Eb、Eg、偶极矩等微观性质,并分析了前沿分子轨道特征、高精度指认了全部简谐振动模式、吸收光谱性质.结果表明：当m＋n=1~3时,以线型和角型为基态稳定构型,而m＋n为4~5时,环状为基态稳定构型,分子团簇稳定性顺序：HgSe2〉Hg3Se2〉Hg2Se2〉Hg2Se〉HgSe,各团簇分子离子间稳定性规律均为负离子〉中性〉正离子.FMO分析一致确定HgmSen（m=1,2,3,n=1,2）分子团簇导电性良好,电子跃迁能力：HgSe2〉Hg2Se〉HgSe〉Hg2Se2〉Hg3Se2.各团簇不同的最大吸收波长相互间关联和规律性不强,出现不同程度的红移或蓝移.HgSe2团簇较其它表现出最大Eb、最小Eg、最大λmax.本结果可为今后实验应用研究提供重要参考预测价值,有助于深入理解实验现象的本质及更好认识大块凝聚物质的某些性质和规律.

Ni^+Ne_n(n=1-7)和Ni^+Ar_n(n=1-6)团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-311+G(d)基组水平上对Ni+Nen(n=1-7),Ni+Arn(n=1-6)团簇的各种可能构型进行了几何优化,得到了团簇的最稳定结构,并对最稳定构型的电子结构、电荷分布进行了理论分析.结果表明:当团簇离子n≤4时为平面构型,n>4时为立体构型.同时,能量分析和自然键轨道(NBO)分析表明Ni+Nen团簇的稳定性不如Ni+Arn.