文档介绍：西北大学学报自然科学版
年月,第卷第期,.,,.,.
咒, ,
~团簇
稳定性和电子结构特性的研究
赵普举,李婷,郭平,任兆玉
西大学物理学系,陕西西安
摘要:目的研究,以及~团簇的稳定性和电子结构特性。方法基于
从头算法框架下的密度泛函方法。结果对,以及:~团簇的几何构型、
总能量、分裂能、.能隙以及电子的自然布居和布居进行了计算和分析。结论
使//~团簇失去一个电子或得到一个电子都会对其热力学稳定性和化学稳定性产生
较大影响;在和结合成键的过程中,原子只在原子数较少时才失去电子,表现出金属
性。在绝大多数团簇中,原子的轨道都是接受电子的。
关键词:团簇;电子布居;分裂能;—能隙
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:
近年,对纯硅团簇的研究发现,由于“悬挂键”究随着硅原子数目的增大掺杂团簇的性质变
的存在,使稳定的、大的纯硅团簇很难得到。一个可化情况,本文对:~团簇中最稳定的构
行的解决办法是在团簇中掺入金属元素。研究型及其正负离子的稳定性和电子结构特性进行了研
发现,掺入过渡金属元素不仅可以有效地改善纯硅究。
团簇的稳定性,使得它们具有较大的—
能隙,并且不同金属掺杂的混合团簇具有不同的电研究方法
子性质及其尺寸依赖特性,这些特性恰恰为构建不
同性能团簇集成材料提供了一定的依据。比本文所用的计算工具是,此程序是一
女口: ,,,~¨一和种专门用于进行分子轨道从头计算、密
~ 团簇的研究发现的是相对最稳定度泛函计算和半经验计算的量子化学软件,可以预
的。对,团簇以及在/—测许多分子及其反应的性质。采用密度泛涵理论来
条件下对团簇的研究发现,电子进行计算研究,密度泛函理论是用粒子密度而不是
由和原子向原子转移,而在, 波函数来描述体系,其中心问题是解—方
, ,~团簇中,正好相反。对程,而此步骤的关键是选取体系的交换一相关势能
~ 团簇的研究发现,:—团簇的稳函数。本文采用的是基于局域自旋密度近似—
定性与团簇尺寸有关。的【杂化密度泛函,其中
此前,我们用程序对—指的交换势能函数,是、和
团簇的稳定性和电子结构特性进行了研究,发的相关势能函数。考虑到计算的时间和精度,选取
现一团簇的立体结构比平面结构和有效势基函数组。/
直线结构更稳定;各相对最稳定构型中,原子的方法已被广泛应用于含有过渡金属的团簇计算中,
电子净布局和自然布局在原子数目小并得到了相当满意的结果,挖。
于时为正值,其余为负值等性质。为了进一步研计算主要分两个步骤:第一步对预测结构进行
收稿日期:.
基金项目:西北大学科研基金资助项目
作者简介:赵普举一,男,陕西旬阳人,西北大学讲师,从事量子化学研究。
第期赵普举等:, ,一~团簇稳定性和电子结构特性的研究一一
几何优化,找到平衡的几何构型;第二步对优化后的为:正离子比中性团簇的稳定性低;负离子比中性团
几何构型进行频率分析,平衡的几何构型是否稳定簇的稳定性高。:团簇表现出不同的特性,中
存在最终由它的谐振频率来决定,若存在一个虚频性团簇的稳定性最高,正离子稳定性最低。
频率为负值则该构型为过渡态,若存在两个或者. 相对稳定性分析
两个以上的虚频,则该构型不能