鉍摻雜碳團(tuán)簇、砷-鉍類管狀同分異構(gòu)體與新型硼納米管的理論預(yù)測.pdf

1、過去的幾十年，包含碳原子和金屬原子的新材料受到人們的廣泛關(guān)注，主要由于它們在催化劑、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體以及量子器件等方面的潛在應(yīng)用價值；碳團(tuán)簇的研究也為后來的富勒烯以及納米管的研究打下了良好的基礎(chǔ)；此外，金屬碳化物的研究對于研究表面化學(xué)、燃燒進(jìn)程和天體化學(xué)等都是非常重要的。
　　 本文基于密度泛函理論，以前人研究的TMCn為基礎(chǔ)，對Bi摻雜碳團(tuán)簇BimCn進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，在結(jié)構(gòu)演化、穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)和磁矩方面進(jìn)行了分析；設(shè)計了一類

2、無機(jī)金屬絡(luò)合物Fen(C6)n+1、Run(C6)n+1和Crn(P6)n+1團(tuán)簇，研究了它們的電子結(jié)構(gòu)和磁特性；構(gòu)建了兩類有限長中空Bi/As納米管，并對它們的穩(wěn)定性和電子性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)探索；構(gòu)建了一類新型的Boron片和Boron納米管，研究了它們的穩(wěn)定性和電子特性。研究結(jié)果表明：
　　 (1)小尺寸的BiCn、Bi2Cn表現(xiàn)出相似的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律：BiCn(n=1-9、11、12)、Bi2Cn(n=1-12)均采用線性結(jié)構(gòu)為

3、基態(tài)結(jié)構(gòu)；中等尺寸的BiCn(n=10、13-19)以平面單環(huán)結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定；BiC20的石墨層狀結(jié)構(gòu)比其他異構(gòu)體都穩(wěn)定。
　　 (2)碳團(tuán)簇的穩(wěn)定性并不因Bi原子的加入而得到改善，其化學(xué)活性有所增強(qiáng)；Mulliken分析表明，Bi原子帶有正電荷，即電荷轉(zhuǎn)移方向由Bi原子轉(zhuǎn)向C原子。BiCn的總磁矩恒為1μB，Bi2Cn總磁矩呈現(xiàn)奇偶震蕩，二者總磁矩皆由Bi原子局域磁矩提供；
　　 (3)分析類三明治團(tuán)簇Fen(C6)n+

4、1、Run(C6)n+1和Crn(P6)n+1的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)Fe(C6)2、Ru(C6)2和Cr2(P6)3表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性；Fe，Ru在其所在的三明治團(tuán)簇中都帶有正電荷，Cr原子在Cro(P6)n+1中帶有負(fù)電荷。除Ru3(C6)4的總磁矩為2μB外，其余的Run(C6)n+1和Fen(C6)n+1的總磁矩均為0μB；兩類Crn(P6)n+1也表現(xiàn)出非磁性(0μB)。
　　 (4)隨著尺寸的增長，兩類BiNT和AsNT都表

5、現(xiàn)出半導(dǎo)體特性，兩類納米管的總磁矩與局域磁矩都發(fā)生了淬滅，Bi-Bi鍵與As-As鍵呈現(xiàn)共價鍵特征，共價相互作用隨尺寸增長在緩慢變?nèi)酢iNT與AsNT的HOMO和LUMO軌道都表現(xiàn)出類sp3雜化特征，形成了σ和π鍵分子軌道。
　　 (5)通過對新型Boron片和Boron納米管的優(yōu)化計算，發(fā)現(xiàn)它們可以穩(wěn)定存在，這類Boron片和Boron納米管都表現(xiàn)出較好的金屬性和電子傳輸特性，手性矢量為(-12，4)的硼納米管表現(xiàn)出半導(dǎo)體特