Nb-,2-Si-,n-（n=1～6）團(tuán)簇的幾何及電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的理論研究.pdf

1、納米材料的性質(zhì)可以通過改變其構(gòu)成單元的組成、結(jié)構(gòu)、尺寸而調(diào)控。團(tuán)簇作為構(gòu)建材料的一種基本結(jié)構(gòu)單元，近多年來一直是人們研究的熱點(diǎn)，而是否能尋找到恰當(dāng)?shù)姆€(wěn)定結(jié)構(gòu)團(tuán)簇則一直是團(tuán)簇研究的核心問題。硅團(tuán)簇中摻入過渡金屬可以提高硅團(tuán)簇的穩(wěn)定性，改善其性質(zhì)。對過渡金屬摻雜硅的混合團(tuán)簇的研究具有十分重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價值。本論文利用密度泛函理論研究了Nb2Sin(n=1~6)、Nb2sinn+(n=1~6)和Nb2Sin(n=1~6)團(tuán)簇的幾何構(gòu)

2、型、穩(wěn)定性及電子性質(zhì)。 本論文主要運(yùn)用密度泛函方法，在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上對bib2sin(n=1~6)團(tuán)簇的幾何結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和電子性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，得到了Nb2sin(n=1~6)團(tuán)簇的一系列穩(wěn)定構(gòu)型，發(fā)現(xiàn)這些穩(wěn)定結(jié)構(gòu)基本上都保持了Sin+2團(tuán)簇基態(tài)構(gòu)型的框架。與中性的Nb2Sin(n=1~6)團(tuán)簇相比，相應(yīng)Nb2Sin+團(tuán)簇和Nb2Sin。團(tuán)簇只是在中性Nb2Sin(n=1~6)團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)生了微

3、小畸變。其中Nb2Si6團(tuán)簇結(jié)構(gòu)變化較為嚴(yán)重，已經(jīng)完全偏離了中性團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。研究團(tuán)簇的平均束縛能和分裂能表明，Nb2sin+(n=1~6)團(tuán)簇和Nb2Sin(n=1~6)團(tuán)簇的平均束縛能都明顯高于中性Nb2Sin(n=1~6)團(tuán)簇的束縛能，說明NbESin+(n=1~6)團(tuán)簇和Nb2Sin(n=1~6)團(tuán)簇的穩(wěn)定性都比中性Nb2Sin(n=1~6)團(tuán)簇有所提高。通過對中性的和帶電荷的Nb2Sin(n=1~6)最穩(wěn)定構(gòu)型的分裂能進(jìn)行研究，發(fā)

4、現(xiàn)無論是中性還是帶電Nb2Si3團(tuán)簇都是相應(yīng)體系中最穩(wěn)定的。對三類體系的自然布局分析發(fā)現(xiàn)，Nb2Sin+(n=1~6)團(tuán)簇的自然布局與中性Nb2Sin(n=1~6)團(tuán)簇的自然電荷分布一致，即當(dāng)n=1~2時，兩個Nb原子的自然電子布局為正，說明中性的和帶電荷的Nb2Si團(tuán)簇和Nb2Si2團(tuán)簇中電子是從Nb原子向Si原子轉(zhuǎn)移的；當(dāng)n=3~6時，兩個Nb原子的自然電子布局為負(fù)，說明此種情況下電子轉(zhuǎn)移發(fā)生了反轉(zhuǎn)，Nb2sin(n=3~6)和Nb

5、2Sin+(n=3~6)團(tuán)簇中Nb原子都充當(dāng)了電荷的受體。而Nb2Sin(n=1~6)團(tuán)簇中，兩個Nb原子的自然電子布局均為負(fù)，也出現(xiàn)了電子反轉(zhuǎn)。就HOMO-LUMO能隙而言，與純硅團(tuán)簇Si+2相比，Nb2Sin(n=1~6)團(tuán)簇的HOMO-LUMO的能隙有所減小，但其大于NbSin(n=1~6)團(tuán)簇HOMO-LUMO的能隙。說明Nb2sin(n=1~6)團(tuán)簇的化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)于NbSin(n=1~6)團(tuán)簇。相比中性Nb2Sin(n=1~6