WmBn（m＋n≤7）团簇结构与稳定性的密度泛函理论研究.pdfVIP

第30卷 第 5期 计 算 物 理 Vo1．30．NO．5 2013年 9月 CHINESEJOURNALOFCOMPUTATIONALPHYSICS Sep．，2013 文章编号：1001—246X(2013)05-0775-08 WmB咒(m+ ≤7)团簇结构与稳定性的 密度泛函理论研究 张秀荣 ， 尹 琳 ， 李维军 ， 王杨杨 ， 袁爱华 (1．江苏科技大学数理学院，江苏 镇江 212003；2．江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏 镇江 212003； 3．江苏科技大学生物与化学工程学 院，江苏 镇江 212003) 摘 要 ：采用密度泛函理论 (DFT)中的B3LYP方法 ，在 LANL2DZ基组水平上优化 w B (m+n≤7)团簇 的几何结 构，得到它们 的基态构型，并对基态构型的平均结合能、二阶能量差分、能隙及 WIB键级进仃计算 ．结果表 明：WB 团簇的基态构型均是平面结构 ；当m≥2且m+ ≥4时，除w B团簇外，其余团簇的基态结构均为立体结构；团簇 的热力学稳定性随w原子个数的增加越来越好 ，w—w 键的强度 明显高于 w—B和 B-B键 ，w原子对 团簇的稳定性 起主导作用 ；w B 和 w B团簇最稳定． 关键词 ：w B (m+n≤7)团簇 ；基态构型；稳定性 ；密度泛函理论 中图分类号 ：0641 文献标识码 ：A O 引言 近年来 ，由于掺杂团簇组成 、结构 的多样性 ，极大丰富了单质 团簇 的性质 ，通过掺杂可 以得到或加强 团簇 的某些特殊性质 ，因而成为现代 团簇科学的一个重要研究热点 ．赵高峰、苏建 民等人 对 Nasi (m+n≤7)团簇的几何结构和 电子性质进行 了系统 的研究，证 明了富硅 团簇 的稳定性高于富钠 团簇 ； Suetin等人 ¨。。采用全势线性缀加平面波 (FPLAPw)方法 ，在广义梯度近似 (GGA)下计算了WC材料构成 的六方 晶体和立方 晶体结构 的弹性参数 、电子性质 以及结合能，并在第二年发表了有关 WC和 w c四种 异形体 的稳定性和金属键 的强弱的论文… ；邱玮玮 ，林梦海 ¨采用杂化密度泛函方法优化了过渡金属纯 团簇 Nb Co(rt≤4)和二元铌钴 团簇 NbCo(+Y≤8)的结构 ，发现在过渡金属 团簇 中，除了具有 s、P 轨道贡献的 盯， 芳香性外 ，还有 d轨道参与而形成 的8芳香性 ；本课题组用密度泛函理论对 w 团簇 的 稳定构型及其 电子结构进行 了系统的研究 ，得到基态结构并计算 了激发态 、相关 电子性质和紫外光 电子能谱 ；刘立仁 应用密度泛 函理论中的B3LYP方法计算并分析了不 同生长模式下 B (n=2—15)团 簇 的几何结构及 电子性质 ；唐 国艳、金 明星等人Ⅲ 采用密度泛 函理论 的B3LYP方法 ，用 Gaussion03对 w (n=2—7)、A1W (m+Z／=2—7)、A1W (n=6—9)团簇 的稳定结构和电子特性进行 了研究．但到 目前 为止 ，国内外还未见对 w B 混合团簇研究的相关报道．本文利用密度泛函理论对 w B 混合团簇 的结构 和稳定性进行系统的研究 ，以期为 以过渡金属原子团簇为基础 的纳米材料 的设计 以及纳米 电子学器件的 探索提供指导和理论依据． 1 计算方法 本文采用量子化学 Gaussian03程序软件包 ，利用 DFT在 B3LYP／LANL2Dz水平上对 w B 混合团簇的 结构和稳定性进行计算．为 了寻找 W B 的基态构型，对每种团簇 ，都考虑大量的可能初始构型．寻找初始构 型的方法有三种 ：①在纯团簇稳定结构的基础上在不同位置进行替换 、添加掺杂原子来得到新的构型 ；②直 收稿 日期 ：2012—11—22；修 回 日期 ：2013—04—22 基金项 目：国家 自然科学基金 ；江苏省 自然科学基金 (BK2010343)及江苏省 2012年度普通高校研究生科研创新计划 (CXZZ12_0719)资助项 目 作者简介 ：张秀荣(1957一)，女 ，硕士 ，教授 ，