Si-,4-O-,4-、n-pentane及Sr-,2-YRuO-,6-的第一性原理研究.pdf

1、第一性原理(從頭算方法)是量子力學(xué)的基本計(jì)算方法，大量用于物質(zhì)或團(tuán)簇(cluster)的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、導(dǎo)電性及光譜的理論研究，同時(shí)這些性質(zhì)在量子化學(xué)中是研究?jī)?nèi)涵十分豐富的學(xué)科分支，對(duì)材料使用和新材料的研究應(yīng)用方面占據(jù)著核心的位置。目前大型、高速電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得此理論研究的優(yōu)越性越來越突出。理論研究也能很好地對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證、解釋、補(bǔ)充甚至預(yù)言的作用。因此本文首先采用密度泛函方法研究了一氧化硅四聚體(Si4O4)和高壓下正戊烷的結(jié)構(gòu)、

2、振動(dòng)頻率和光譜，得到Si4O4的兩種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；也對(duì)實(shí)驗(yàn)中，正戊烷高壓下相變點(diǎn)的大小進(jìn)行了驗(yàn)證。與此同時(shí)，本文還用第一性原理方法對(duì)Sr2YRuO6有序雙鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)和能帶進(jìn)行計(jì)算。在此基礎(chǔ)上分析了該材料有序性存在的原因及Mott絕緣體特性。本論文主要包括以下四個(gè)部分： 1、運(yùn)用Gaussian03軟件，通過量子化學(xué)HF，B3LYP和MP2方法，選用6-311G*基組對(duì)立方狀、平面環(huán)狀和折疊環(huán)狀一氧化硅四聚體(Si4O4)的幾何構(gòu)型

3、、穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)和振動(dòng)頻率等性質(zhì)進(jìn)行研究，部分結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合，振動(dòng)也與群論方法分析結(jié)果一致。研究表明：平面環(huán)狀結(jié)構(gòu)不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Si4O4存在Td群對(duì)稱性的立方狀和D2d群對(duì)稱性的折疊環(huán)狀兩種結(jié)構(gòu)，折疊環(huán)狀結(jié)構(gòu)能量更低，更穩(wěn)定；兩種結(jié)構(gòu)均有微弱共價(jià)鍵，是絕緣體。 2、本文在壓強(qiáng)為0到17GPa，范圍內(nèi)對(duì)正戊烷分子的結(jié)構(gòu)、頻率和光譜進(jìn)行理論研究，得到在各個(gè)壓強(qiáng)下正戊烷分子結(jié)構(gòu)，頻率以及紅外和拉曼光譜。結(jié)構(gòu)變化與實(shí)驗(yàn)吻合，但發(fā)現(xiàn)1

4、2.3GPa左右變化出現(xiàn)奇異。紅外和拉曼光譜圖中與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較吻合，預(yù)言的相變壓強(qiáng)點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)也基本一致，說明這方面理論研究有一定的意義。理論上對(duì)幾個(gè)特殊頻率拉曼位移和頻率比值加以分析，與實(shí)驗(yàn)吻合較好，對(duì)驗(yàn)證和預(yù)測(cè)相變也能提供一些依據(jù)。最后還得到正戊烷加壓時(shí)，單偏轉(zhuǎn)振動(dòng)模式會(huì)先向全貫穿模式轉(zhuǎn)換，12.3GPa后又會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位。這和實(shí)驗(yàn)上保持一致，是解釋譜分裂及固固相變?cè)虻闹匾罁?jù)。 3、運(yùn)用第一性原理方法對(duì)雙鈣鈦礦Sr2YRuO6各種可能