银团簇的电子结构与几何结构研究.pdfVIP

中国科学院固体物理研究所硕士论文 III 中文摘要 本论文应用第一性原理方法和经验势方法研究了银团簇的电子结 构、几何结构和磁性. 第一章首先简要介绍了团簇科学、意义、分类及银团簇的研究现状。 第二章介绍了本文所采用的理论工具一基于密度泛函理论的实空间 电子结构计算方法DVM, 第三章我们系统研究了Ag(n=1-12)的电子结构.态密度表明4d电子 在团簇的键合态中仍然表现得很局域，5、和5p电子则表现出强烈的扩 展性。我们从态密度以及HOMO的组分分析了4d,5s,5p态随团簇尺 寸的变化规律。5、电子对银团簇性质的贡献是最主要的。4d以及5s轨 道的关联作用对银团簇某些性质影响很小，可以忽略，而对某些性质其 影响虽小，但是不可忽略.5p轨道较强地参与了杂化。银团簇中呈现出 强烈的spd杂化，并且杂化随尺寸的增加有增强的趋势，团簇性质会表 现一定的p,d电子特征。 第四章采用推广模拟退火方法研究了银团簇Ag(n=2-55)的几何结构 及相关性质。平均原子结合能随尺寸的演化表明不能期望在较小的尺 寸实现从团簇到块体的过渡。13,19,38,55是银团簇的幻数.除了A93，之 外，其它幻数团簇附近的团簇都可以视为其最外层相继拿去或加上几 个原子而形成的.A97,Agi3,Ag,。可以视作Ag团簇结构的重要构成 单元，很多团簇都可以看作它们通过某些方式组合的结果.小银团簇的 John-Telle:效应极为重要，正是量子效应使小银团簇并不呈现相应块体 的结构特征，并且趋向于低对称性的结构。 第五章从磁性角度对银团簇进行研究。对Ag,的计算结果与电子自 旋共振实验结果符合得很好，支持实验上的Ag:的几何结构是五角双锥 结构的推测。对Ag13的计算发现其J,，结构和畸变的O、结构都是稳定的 几何结构，能量相差仅为0.03ev，无法据此判定哪种结构更稳定。但是 Ih结构有5个AB的磁矩，而畸变的jl(结‘构有1个 (4B的磁矩.它们的磁 性差异是由几何效应引起的. 第六章对本论文工作进行总结。 关键词:银团簇 电子结构 几何结构 磁性 中国科学院固体物理研究所硕士论文 IV ABSTRACT Inthisthesis,wehavetheoreticallystudiedtheelectronic,geometricstructureand magneticpropertyofsilverclusters. Chapteroneintroducestheclusterscivuccanditsclassificationsaswellasthereview ofthestudieshavedoneonsilverclusters Chaptertwoexpoundsthetheoreticalmethodsusedinthethesis,mainlyconsistsof Densityfunctionaltheory(DFT)anddiscretevariationalmethod(DVM)whichisbased ontheDFA. Inchapterthree,theelectronicstructureofAg(n=1-12)isstudiedbyusingDVM Theanalysisfortheelectronicstructureshowsthattheextensionof5s,5pelectronsand thelocalizationof4delectronsconstructthebondingstateinclusters.Thereissignifi- canthybridizationbetween4d,5sand5porbitals.Theinfluenceof4dstatesonclusters propertiesisanalyzed.The5selectronsamprimarilyresponsibleforthepropertiesof clusterwhiletheinfluenceofthosein4dissmallbutimportant. Inchapterfour,west