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Equilibrium geometric structure and electronic properties of Cl and H_2O co-adsorption on Fe(100) surface

Chinese Science Bulletin 2009年第8期54卷 1295-1301页

作者： ZHAO Wei WANG JiaDao LIU FengBin CHEN DaRong State Key Laboratory of Tribology Tsinghua University Beijing 100084 China

Based on the first principles density functional theory,the equilibrium geometric structure and surface electronic properties of Cl and H2O co-adsorption on the Fe(100) surface are *** results indicate that the optimal adsorption site for Cl and H2O co-adsorption on the Fe(100) surface is the location of Cl at the bridge site and H2O at the top *** with the Fe(100)/H2O adsorption system,remarkable changes in geometric structure and electronic properties occur,owing to the presence of Cl in the Fe(100)/(H2O+Cl) adsorption *** analysis of equilibrium geometric structure and surface electronic properties shows that the presence of Cl in the Fe(100)/(H2O+Cl) adsorption system unstablizes the Fe surface,making it easy to lose electrons.

关键词：平衡几何结构电子性质吸附位表面 Fe CI 密度泛函理论吸附系统

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Mo_n(n=2～10)团簇结构和性质的密度泛函理论研究

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原子与分子物理学报 2009年第6期26卷 1048-1056页

作者：陈杭雷雪玲刘立仁祝恒江新疆师范大学数理信息学院乌鲁木齐830054

采用密度泛函理论下的广义梯度近似(Generalized Gradient Approximation,GGA)方法对Mo_n(n=2～10)团簇的直线结构、平面结构和立体结构分别进行优化和分析.结果表明仅直线结构具有双原子对结合趋势,且偶数团簇比相邻奇数团簇稳定;平面... 详细信息

采用密度泛函理论下的广义梯度近似(Generalized Gradient Approximation,GGA)方法对Mo_n(n=2～10)团簇的直线结构、平面结构和立体结构分别进行优化和分析.结果表明仅直线结构具有双原子对结合趋势,且偶数团簇比相邻奇数团簇稳定;平面结构中奇数原子团簇锯齿状较稳定,偶数原子团簇以多边形较稳定;立体结构在所有维度中最稳定.对团簇总磁矩的分析表明直线结构偶数团簇磁矩淬灭,奇数团簇具有较大的反磁矩;基态结构中仅Mo_3和Mo_8有2_(μB)的磁矩.基态结构的二阶能量差分、垂直电离势和能隙均表明Mo_5为幻数团簇,并分析了其热力学性质,对幻数团簇Mo_5的热力学性质分析表明,标准热力学函数随温度增加而增大.

关键词： Mon团簇平衡几何结构密度泛函理论稳定性电子性质

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As_n（n=2～12）团簇几何结构和电子性质的DFT研究

As_n（n=2～12）团簇几何结构和电子性质的DFT研究

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第十五届全国原子与分子物理学术会议

作者：刘志锋雷雪玲陈杭刘立仁祝恒江新疆师范大学数理信息学院

采用DFT（Density-function theory）下的B3LYP方法研究了As_n（n=2～12）团簇的平衡几何结构,基态团簇的相对稳定性及电子性质.结果表明,n≥5时团簇易于形成四元环和五元环结构单元,从As开始团簇的基态以层状结构居多.团簇的平均束缚... 详细信息

采用DFT（Density-function theory）下的B3LYP方法研究了As_n（n=2～12）团簇的平衡几何结构,基态团簇的相对稳定性及电子性质.结果表明,n≥5时团簇易于形成四元环和五元环结构单元,从As开始团簇的基态以层状结构居多.团簇的平均束缚能、离解能、能量二阶差分、前线轨道能级以及能隙均表明As、As和As为幻数团簇.最后,计算分析了基态团簇的振动频率,红外和拉曼光谱以及极化率,得到As拉曼光谱峰值对应的谐振频率与实验值符合较好.

关键词： Asn团簇平衡几何结构密度泛函理论振动光谱极化率

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H_3 SiF的谐振力场和振转光谱常数的从头算研究

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鲁东大学学报（自然科学版） 2009年第1期25卷 31-34页

作者：夏春燕王美山刘振鲁东大学物理与电子工程学院山东烟台264025

用B3LYP、B3PW 91和MP2方法在6-311G(2df,2pd),6-311G(3df,3pd),cc-pVQZ基组水平上对H3S iF的谐振力场和振转光谱进行了研究.将计算得到的平衡几何结构(包括键长、键角)、转动常数、谐振频率和四次离心畸变常数分别与已有的实验值和理... 详细信息

用B3LYP、B3PW 91和MP2方法在6-311G(2df,2pd),6-311G(3df,3pd),cc-pVQZ基组水平上对H3S iF的谐振力场和振转光谱进行了研究.将计算得到的平衡几何结构(包括键长、键角)、转动常数、谐振频率和四次离心畸变常数分别与已有的实验值和理论值进行比较.由密度泛函方法计算得到的数据是可信的.

关键词：从头算 H3SiF 谐振力场振转光谱常数平衡几何结构

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密度泛函理论研究ZrnCo(n=1-13)团簇的结构和磁性

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物理学报 2008年第4期57卷 2165-2173页

作者：任凤竹王渊旭田付阳赵文杰罗有华河南大学计算材料科学研究所物理与电子学院开封475004

利用密度泛函理论中的广义梯度近似对ZrnCo(n=1—13)团簇进行了结构优化、能量和频率的计算,研究了ZrnCo团簇的平衡几何结构、稳定性、电子性质和磁性.结果表明:Zr4Co,Zr7Co,Zr9Co和Zr12Co团簇的基态稳定性较高,是幻数团簇,尤其是Zr12C... 详细信息

利用密度泛函理论中的广义梯度近似对ZrnCo(n=1—13)团簇进行了结构优化、能量和频率的计算,研究了ZrnCo团簇的平衡几何结构、稳定性、电子性质和磁性.结果表明:Zr4Co,Zr7Co,Zr9Co和Zr12Co团簇的基态稳定性较高,是幻数团簇,尤其是Zr12Co团簇基态为Ih对称性的二十面体结构且稳定性特别高.ZrnCo团簇的磁矩随尺寸的变化可以分三个阶段:n=1—3有稳定的磁矩,从n=4开始磁矩出现振荡性的猝灭,直至n≥8磁矩完全猝灭.体系的磁矩主要来自局域d电子的贡献,ZrnCo团簇磁矩发生猝灭的主要原因是电荷转移和强烈的spd杂化效应.同时发现,过渡金属掺杂在不同特性材料中所形成的团簇体系,其结构、稳定性和磁性有些非常有意思的相似,如TMX12(TM代表过渡金属Fe或Co,X代表Si和Be)团簇、Zr13TM团簇.对此,值得进一步研究.

关键词： ZrnCo团簇平衡几何结构稳定性和磁性

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Be_nLa(n=1—18)团簇的结构、电子性质和磁性

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物理学报 2008年第12期57卷 7623-7629页

作者：任凤竹罗有华河南大学计算材料科学研究所物理与电子学院开封475004

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在多种初始构型下充分考虑自旋多重度,研究了BenLa团簇的平衡几何结构、电子性质和磁性.结果表明:BenLa团簇的基态附近有许多能量非常接近的同分异构体,说明该团簇结构较复杂,对其基态的寻找极具... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在多种初始构型下充分考虑自旋多重度,研究了BenLa团簇的平衡几何结构、电子性质和磁性.结果表明:BenLa团簇的基态附近有许多能量非常接近的同分异构体,说明该团簇结构较复杂,对其基态的寻找极具挑战性.BenLa团簇具有磁性且稳定性远高于Ben+1团簇,由此可知通过选择合适的掺杂元素可能得到高稳定性的磁性团簇.Be17La团簇特别稳定且能隙与主团簇的能隙相当.体系的磁矩主要来自外层未成对的价电子且La元素的贡献是主要的,除BeLa,Be3La团簇的磁矩为3μB外,其余的都为1μB.

关键词： BenLa团簇平衡几何结构电子性质和磁性

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金属小团簇的密度泛函理论研究和金属纳米团簇材料的实验研究

金属小团簇的密度泛函理论研究和金属纳米团簇材料的实验研究

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作者：李喜波四川大学

学位级别：博士

本论文由两部分组成：第一部分采用密度泛函理论（DFT）对Au_n（n≤14）和Ag_n（n=2-10）贵金属团簇，Au_nXm（n+m=4；X=Cu，Al，Y）二元混合小团簇，Sc_n、Y_n和La_n（n=2-10）过渡金属团簇，以及Sc_nO和Y_nO（n=1-9）一氧化物团簇的... 详细信息

本论文由两部分组成：第一部分采用密度泛函理论（DFT）对Au_n（n≤14）和Ag_n（n=2-10）贵金属团簇，Au_nXm（n+m=4；X=Cu，Al，Y）二元混合小团簇，Sc_n、Y_n和La_n（n=2-10）过渡金属团簇，以及Sc_nO和Y_nO（n=1-9）一氧化物团簇的性质进行了理论研究，研究了它们的几何结构、稳定性、电子性质、能级结构、化学反应活性和磁性等微观性质，以及这些性质与团簇尺寸的关系和演化规律，分析比较了贵金属团簇Au_n、Ag_n和Cu_n（n=2-10）的静电极化率性质等。第二部分采用自悬浮定向流技术和磁控溅射技术分别对纳米尺寸的金属银和金团簇材料的制备方法进行了实验研究，并对制备的纳米团簇材料的结构和性能进行了表征，尤其是光吸收谱性质。第一部分金属小团簇的密度泛函理论研究研究孤立小团簇的几何结构、电子性质及其相互作用和团簇的成分与尺寸是如何影响它们的特性，是通向了解具有重要应用的团簇材料体系的关键步骤。对Au团簇的结构由平面构型到三维构型的转变点，无论是理论研究还是实验研究，至今仍没有定论，并且团簇的性质与其结构和尺寸大小密切相关，一直以来是人们关注的热点。因而本论文采用密度泛函理论（DFT），通过对Au_n（n≤14）团簇的研究以期能理解其结构和电子性质随团簇尺寸变化的规律。通过选择不同的DFT方法对Au2团簇的性质进行计算，最终选择在PW91/LANL2DZ理论水平下，计算了Au_n（n≤14）团簇的几何结构、能量、相对稳定性和电子性质。由于较明显的相对论效应及Au原子51d和6s电子之间较强的杂化效应，使计算得到的Au团簇稳定基态结构直到含有12个原子才为3D结构。Au团簇的性质和其尺寸之间有非常强的依赖关系，其配位数和平均键长等几何结构性质，以及结合能和平均结合能等能量性质随团簇尺寸的增加而增加，而能量的一阶和二阶差分分析表明Au团簇的稳定性随着尺寸增加表现出的奇偶振荡变化规律。HOMO-LUMO间的能隙与Au团簇的尺寸之间没有明显关系，但是某些具有偶数个原子团簇的能隙较高。垂直电离势（VIP）随着团簇尺寸的增加表现出明显的奇偶效应，电子亲和势（EA）与VIP呈相反的变化趋势，文中选择较恰当的理论计算方法得到的VIP和EA数据与实验值很吻合。Au团簇的化学硬度和平均静电极化率也存在奇偶振荡交替变换的趋势，并首次引入最大化学硬度（MHP）和最小极化率规律（MPP）来表征Au小团簇的稳定性。采用基于密度泛函理论（DFT）的PW91/LANL2DZ和B3LYP/LANL2DZ方法对AG_n（n=2-10）小团簇的性质进行计算，采用不同的交换相关方程计算并讨论了团簇的结合能、费米能级、能级间隙、垂直电离势和电子亲和势等，与实验值进行了比较，得出两种交换相关方程对Ag小团簇能量和电子性质的计算结果与实验值的差异，研究分析了Ag团簇的电子性质随团簇尺寸变化的规律。研究结果表明：Ag_n团簇从Ag7开始即为3D结构。小Ag团簇的平均结合能随原子尺寸的增加而增加，并出现奇偶交替上升的趋势。Ag团簇的费米能级、EA和VIP随团簇大小变化具有明显的奇偶振荡特性，并对此作了分析。团簇的电子性质和几何结构之间的密切关系及其随团簇尺寸大小变化的规律，可以从理论上确定团簇的最稳定结构，并可对实验观测结果做出解释。利用PW91和B3LYP方程对团簇的能级结构和电子结构性质的过高或过低的估计，可与实验值进行有益的比较分析。静电极化率性质与价电子的移位和团簇的特殊结构密切相关，首次采用DFT对贵金属团簇Au_n、Ag_n和Cu_n（n=2-10）的平均静电极化率（＜α＞）和极化率的各向异性进行比较分析。随着团簇尺寸的增加，它们的＜α＞均单调地增加，与实验观察的碱金属团簇的变化规律一致，Ag_n和Cu_n团簇的每个原子的平均静电极化率（＜α＞/n）和极化率各向异性∣△α∣呈现出类似的变化趋势，Ag_n和Cu_n团簇由平面结构转变为三维结构和更稳定的团簇时出现较少的值。由于Au具有比Cu和Ag更强的相对论效应，Au_n（n=2-11）团簇均为二维平面结构，5d和6s轨道电子之间的强烈杂化效应，使其电子结构性质与Ag_n、Cu_n和碱金属团簇不同，Au_n（n=2-14）团簇的＜α＞/n和∣△α∣性质随着尺寸的增加呈现奇偶交替上升的变化规律。贵金属团簇的＜α＞/n比碱金属团簇的平均要小三倍左右，因而其几何结构比碱金属团簇的结构将更加紧致。虽然没有贵金属团簇的静电极化率性质的相关实验数据对比，本文通过对静电极化率性质的理论计算很好地理解了贵金属团簇的几何和电子结构性质。采用DFT方法对Au4团簇中分别掺入Cu、Al和Y原子后形成的二元混合团簇的结构、

关键词： Aun(n≤14)团簇 Agn(n=2-10)团簇 Scn、Yn、Lan(n=2-10)团簇 AunXm(n+m=4 X=Cu,Al,Y)团簇 ScnO和YnO(n=1-9)团簇平衡几何结构稳定性电子性质尺寸效应磁距静电极化率化学反应活性密度泛函理论自悬浮定向流技术磁控溅射技术 Ag、Au纳米团簇粒子光吸收谱 ICF靶材

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AlH_n(n=1—3)的分子结构和AlH_3热力学稳定性

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物理学报 2006年第7期55卷 3420-3432页

作者：谌晓洪朱正和高涛罗顺忠西华大学物理实验中心四川大学原子分子物理研究所成都610065 四川大学原子分子物理研究所中国工程物理研究院

在gaussian03基础上,分别用b3lyp和qcisd方法,在6-311++g基组水平上研究了AlHn(n=1—3)分子及其一价阴阳离子的几何结构和谐振频率,计算了它们中性分子的离解能,第一垂直电离能,电子亲和能.并与可能得到的实验值及文献上的理论计算值进... 详细信息

在gaussian03基础上,分别用b3lyp和qcisd方法,在6-311++g基组水平上研究了AlHn(n=1—3)分子及其一价阴阳离子的几何结构和谐振频率,计算了它们中性分子的离解能,第一垂直电离能,电子亲和能.并与可能得到的实验值及文献上的理论计算值进行了比较.发现qcisd方法得到的数据更接近实验值.计算发现对AlH,AlH2和AlH3分子及其1价阳离子的Al—H键长,随着H原子数的增多,键长越短,同分子的阳离子比中性分子的Al—H键长短,也就是说H原子数越多,Al原子对H原子吸引越强,电子云越向Al原子靠近,失去一个电子的阳离子比中性原子的电子云更靠近Al原子.但它们得到一个电子的阴离子,却没有这个规律.计算表明在低温下,AlH3的平衡压力高于NiH的平衡压力,但是AlH3的平衡压力仍然相当低,同时,AlH3的De=9.3705eV,在298.15K时的ΔG0=-163.373kJ,因此,AlH3在热力学上应是比较稳定的.问题在于AlH3易于部分离解出氢气,导致发生化学变质.可否储存在含一定氢(在爆炸极限之外)的气氛中而保持较稳.

关键词： AlH3分子平衡几何结构垂直电离能垂直电子亲和能

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Au_nY(n=1—9)掺杂团簇的结构和电子性质研究

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物理学报 2006年第9期55卷 4542-4547页

作者：毛华平王红艳朱正和唐永建重庆三峡学院化学与环境工程系四川大学原子分子物理所成都610065 四川大学原子分子物理所中国工程物理研究院激光聚变研究中心

采用相对论有效原子实势(RECP)近似和密度泛函(B3LYP)方法,选择LANL2DZ基组,优化得到了AunY(n=1—9)二元掺杂团簇稳定的基态结构和电子性质.研究结果表明,掺杂Y原子的AunY(n=1—9)团簇随n的变化,其电离势、电子亲合能和费米能级与Aun(n=... 详细信息

采用相对论有效原子实势(RECP)近似和密度泛函(B3LYP)方法,选择LANL2DZ基组,优化得到了AunY(n=1—9)二元掺杂团簇稳定的基态结构和电子性质.研究结果表明,掺杂Y原子的AunY(n=1—9)团簇随n的变化,其电离势、电子亲合能和费米能级与Aun(n=2—9)一样具有“奇-偶”振荡效应;团簇离子的稳定性具有“幻数”现象,Au2Y+和Au6Y+比其他团簇离子更稳定,与质谱实验结果一致;同一团簇中,团簇最稳定的异构体(基态)是趋于Y原子有最大的邻近的Au原子数.

关键词： Au-Y团簇密度泛函平衡几何结构电子性质

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Au_n(n=2—9)团簇的几何结构和电子特性

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物理学报 2004年第6期53卷 1766-1771页

作者：毛华平王红艳倪羽徐国亮马美仲朱正和唐永建四川大学原子分子物理所中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900

采用密度泛函DFT中的B3LYP方法 ,选择LANL2DZ基组 ,对Aun(n =2— 9)小团簇的各种可能结构进行优化 ,得到了它们的基态平衡结构并计算出其原子化能 .研究表明 :随着团簇尺寸的增大 ,单个原子的平均原子化能逐渐增大 .同时分析了团簇的能... 详细信息

采用密度泛函DFT中的B3LYP方法 ,选择LANL2DZ基组 ,对Aun(n =2— 9)小团簇的各种可能结构进行优化 ,得到了它们的基态平衡结构并计算出其原子化能 .研究表明 :随着团簇尺寸的增大 ,单个原子的平均原子化能逐渐增大 .同时分析了团簇的能级分布、最高占据轨道与最低空轨道之间形成的能级间隙 .计算出了电子亲和能和电离势 ,计算值与实验值非常接近 .最后分析了费米能级、电子亲和能和电离势形成“奇 -偶”

关键词：金团簇平衡几何结构能级间隙电子性质原子团簇原子物理学电离势

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