鐵鈷鎳團(tuán)簇的氮摻雜效應(yīng)和金團(tuán)簇結(jié)構(gòu)演化的理論研究.pdf

1、團(tuán)簇由于其奇異的結(jié)構(gòu)和新穎的特性，引起了人們更加廣泛的關(guān)注。近年來，伴隨著密度泛函理論的進(jìn)一步發(fā)展和逐步完善，基于第一性原理的密度泛函理論計(jì)算方法已經(jīng)成為了凝聚態(tài)物理和計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域最常用的方法之一。本論文基于密度泛函理論計(jì)算研究了氮摻雜的磁性過渡金屬團(tuán)簇、特定尺寸范圍的金團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和相關(guān)性質(zhì)。
　　 第一章簡(jiǎn)要介紹了3d 過渡金屬團(tuán)簇、金團(tuán)簇的研究進(jìn)展，給出了本論文的研究對(duì)象。第二章簡(jiǎn)要介紹了密度泛函理論和論文中所使用的基于密度

2、泛函理論的科學(xué)計(jì)算軟件。
　　 第三章基于密度泛函理論，計(jì)算研究了氮原子對(duì)磁性納米團(tuán)簇Mn(M=Fe，Co，Ni;n=1-12,14,18)的幾何結(jié)構(gòu)和磁矩的影響。結(jié)果表明：1) 當(dāng)尺寸n 從1 到10 變化時(shí)，氮摻雜的過渡金屬團(tuán)簇的鍵能隨n的增大而增大；n>10 以后摻雜團(tuán)簇的鍵能變化趨于平緩。與相應(yīng)尺寸的過渡金屬團(tuán)簇相比，氮的加入提高了團(tuán)簇的穩(wěn)定性。2) 除n=14、18 外，其它團(tuán)簇中的氮原子傾向于團(tuán)簇的頂角位置。3) M

3、ülliken 電荷分析發(fā)現(xiàn)，存在著從金屬原子向氮原子的電荷轉(zhuǎn)移；與相應(yīng)尺寸的過渡金屬團(tuán)簇相比，氮摻雜以后團(tuán)簇的HOMO-LUMO能隙呈現(xiàn)出一定的尺寸依賴關(guān)系；團(tuán)簇的總磁矩隨尺寸的變化大體上呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。4) 氮的摻雜所引起的表面增強(qiáng)效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的變化導(dǎo)致了FenN (n=9，12，14)、ConN (n=8，9，11，18)、NinN (n=3，11，12)團(tuán)簇磁矩增加。量子限制效應(yīng)導(dǎo)致了NinN 團(tuán)簇中磁矩的量

4、子“臺(tái)階”出現(xiàn)。
　　 第四章基于密度泛函理論，采用不同的交換關(guān)聯(lián)函數(shù)對(duì)Au18 團(tuán)簇進(jìn)行了理論分析。金元素的相對(duì)論效應(yīng)較強(qiáng)，隨著滿足球型芳香性的籠狀A(yù)u32的預(yù)言，Au18，作為最小的滿足球型芳香性的三維結(jié)構(gòu)團(tuán)簇，同時(shí)也是凝膠模型的一個(gè)幻數(shù)團(tuán)簇，其結(jié)構(gòu)和芳香性是一個(gè)值得關(guān)注的課題。計(jì)算結(jié)果表明：1) Au18 團(tuán)簇的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)為具有球型芳香性的中空籠狀構(gòu)型。2) 提出了一個(gè)具有D4d 對(duì)稱性和芳香性較強(qiáng)的Au18 中空管狀結(jié)構(gòu)

5、。3)基于D4d 對(duì)稱性的Au18 構(gòu)建了一系列金納米管，計(jì)算表明，它們是可以穩(wěn)定存在的亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)。
　　 Td 對(duì)稱性的金字塔結(jié)構(gòu)的Au20和Ih 對(duì)稱性的Au32 是兩個(gè)引人注目的幻數(shù)團(tuán)簇,第五章基于密度泛函理論，計(jì)算了這兩個(gè)典型團(tuán)簇之間的Aun (n=20-32)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)隨團(tuán)簇尺寸n的演化。計(jì)算的結(jié)果表明：1) 當(dāng)團(tuán)簇尺寸n=20-23，26時(shí)，團(tuán)簇的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)傾向于類金字塔構(gòu)型；Au24 團(tuán)簇的最低能量結(jié)構(gòu)是一個(gè)

6、D3d 對(duì)稱性的管狀結(jié)構(gòu)。2) 當(dāng)團(tuán)簇尺寸n=25時(shí)，團(tuán)簇的穩(wěn)態(tài)構(gòu)型出現(xiàn)了新的結(jié)構(gòu)模式——雙層扁平結(jié)構(gòu)。3) n=27，28的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)為新穎的內(nèi)含一個(gè)金原子的類“竹節(jié)”狀結(jié)構(gòu)；此外，Au28 還存在一個(gè)Morse 籠狀結(jié)構(gòu)作為穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)有力候選者。4) n=29-32的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)為類富勒烯結(jié)構(gòu)。
　　 第六章對(duì)Aun和Eu@Aun (n=29-35)團(tuán)簇的籠狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，計(jì)算了Eu@Aun(n=29-35)的穩(wěn)定籠狀結(jié)構(gòu)和相