金原子團(tuán)簇幾何構(gòu)型和電子結(jié)構(gòu)的理論研究.pdf

1、過(guò)渡金屬原子團(tuán)簇由于其奇特的物理、化學(xué)性質(zhì)已經(jīng)在材料物理、納米技術(shù)、微電子、物理化學(xué)以及生物科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著密度泛函理論的誕生和計(jì)算機(jī)硬件方面的快速發(fā)展，原子團(tuán)簇幾何構(gòu)型和電子結(jié)構(gòu)的第一原理計(jì)算成為可能。金元素具有非常大的相對(duì)論效應(yīng)，由于其獨(dú)特的物化性質(zhì)和在催化方面的應(yīng)用，金團(tuán)簇更是成為實(shí)驗(yàn)和理論研究的熱門(mén)。 為了探索金團(tuán)簇奇異的物理、化學(xué)性質(zhì)的微觀機(jī)理，我們采用基于密度泛函理論的第一原理方法，系統(tǒng)地研究了Au<

2、,n>(2≤n≤10)團(tuán)簇的幾何構(gòu)型和電子結(jié)構(gòu)。 首先，采用GAUSSIAN03程序，用B3LYP函數(shù)，選擇雙ζ有效核勢(shì)LANL2DZ進(jìn)行基態(tài)結(jié)構(gòu)的搜索，同時(shí)對(duì)幾何構(gòu)型的穩(wěn)定性及電子結(jié)構(gòu)作了分析。計(jì)算結(jié)果顯示金團(tuán)簇Au<,n>(2≤n≤10)基態(tài)都是以平面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。對(duì)結(jié)合能及其二階差分、費(fèi)米能級(jí)、能隙的研究發(fā)現(xiàn)，在金團(tuán)簇中存在明顯的奇偶諧振效應(yīng)，這與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和別的理論計(jì)算結(jié)果符合得很好。 在有效核勢(shì)計(jì)算得到的基態(tài)結(jié)構(gòu)的基

3、礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步用DMOL程序進(jìn)行了全電子標(biāo)量相對(duì)論計(jì)算，得到了更準(zhǔn)確的金團(tuán)簇的基態(tài)參數(shù)和電子結(jié)構(gòu)。為了便于比較，采用了BIXP和PBE兩種交換關(guān)聯(lián)函數(shù)。同時(shí)，對(duì)引入全電子考慮后金團(tuán)簇在結(jié)合能、二階差分、費(fèi)米能級(jí)及能隙方面的變化作了詳細(xì)的討論。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，加入全電子考慮后，平均鍵長(zhǎng)收縮了3％--5％，平均結(jié)合能增大了3％--5％，費(fèi)米能級(jí)增大11％--15％，能隙變化較大，達(dá)到了50％左右，而結(jié)合能的二階差分因?yàn)槭且环N平均效果，變化不大。