鉬團(tuán)簇及氮化鉬團(tuán)簇幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的密度泛函理論研究.pdf

1、團(tuán)簇由幾個到幾千個原子聚集形成的相對穩(wěn)定的物質(zhì)，介于微觀的原子和宏觀的固體物質(zhì)之間的一種特殊物質(zhì)過渡結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出新奇的對尺寸依賴性的物理和化學(xué)性質(zhì)，對它的深入研究將有助于為微觀尺度材料的合理設(shè)計和改性提供科學(xué)依據(jù)。近年來，針對鉬團(tuán)簇的實驗和理論研究十分活躍，一方面是因為鉬團(tuán)簇及氮化鉬團(tuán)簇在納米功能材料、電子元件以及催化劑方面的潛在重要應(yīng)用，另一方面鉬團(tuán)簇為研究納米顆粒由小到大直至轉(zhuǎn)變?yōu)閴K體過程中團(tuán)簇結(jié)構(gòu)、性質(zhì)演變提供了模型。
　　

2、 文章利用密度泛函理論研究了Mon(n=2-10)團(tuán)簇和Mo2nNn(n=1-5)團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)衍生模式和電子性能。電子的交換關(guān)聯(lián)作用取廣義梯度近似下的PW91形式，并選取傅立葉變換為基礎(chǔ)的密度泛函半核芯贗勢（DSPP)來處理鉬原子間的芯問題，同時使用包含d極化函數(shù)在內(nèi)的雙數(shù)值基組（DND)來解決芯效應(yīng)問題，第一性原理計算全部采用密度泛函理論的DMol3程序包來完成。
　　 研究發(fā)現(xiàn)在Mon(n=2-10)團(tuán)簇中，直線結(jié)構(gòu)具有雙原

3、子對結(jié)合趨勢，且偶數(shù)團(tuán)簇比相鄰奇數(shù)團(tuán)簇穩(wěn)定；平面結(jié)構(gòu)中奇數(shù)原子團(tuán)簇鋸齒狀較穩(wěn)定，偶數(shù)原子團(tuán)簇以多邊形較穩(wěn)定；立體結(jié)構(gòu)在所有維度中最穩(wěn)定。對團(tuán)簇總磁矩的分析表明直線結(jié)構(gòu)偶數(shù)團(tuán)簇磁矩淬滅，奇數(shù)團(tuán)簇具有較大的反磁矩；基態(tài)結(jié)構(gòu)中僅Mo3和Mo8有2μB的磁矩。基態(tài)結(jié)構(gòu)的二階能量差分、垂直電離勢和能隙均表明Mo5為幻數(shù)團(tuán)簇。對幻數(shù)團(tuán)簇Mo5的熱力學(xué)性質(zhì)分析表明，標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)隨溫度增加而增大。在Mo2nNn(n=1-5)團(tuán)簇中，幾何結(jié)構(gòu)研究表明，

4、Mo2nNn(n=1-5)團(tuán)簇基態(tài)結(jié)構(gòu)是在相應(yīng)Mon(n=2、4、6、8、10)團(tuán)簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的中心核上包圍N原子構(gòu)成的。并對團(tuán)簇平均結(jié)合能，絕熱電離勢，垂直電離勢，絕熱親和勢，垂直親和勢，能隙和Mulliken電荷布居等電子性質(zhì)進(jìn)行了分析。能隙表明，該團(tuán)簇具有較強(qiáng)的化學(xué)活性。Mulliken電荷布居分析發(fā)現(xiàn)，團(tuán)簇中不同原子間發(fā)生了電荷轉(zhuǎn)移；電荷轉(zhuǎn)移主要是由Mo原子向N原子轉(zhuǎn)移且轉(zhuǎn)移電荷的數(shù)量隨尺寸增加。
　　 文章研究結(jié)果