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

1、過渡金屬原子團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算機硬件方面的快速發(fā)展，原子團簇幾何構(gòu)型和電子結(jié)構(gòu)的第一原理計算成為可能。金元素具有非常大的相對論效應(yīng)，由于其獨特的物化性質(zhì)和在催化方面的應(yīng)用，金團簇更是成為實驗和理論研究的熱門。 為了探索金團簇奇異的物理、化學(xué)性質(zhì)的微觀機理，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LANL2DZ進行基態(tài)結(jié)構(gòu)的搜索，同時對幾何構(gòu)型的穩(wěn)定性及電子結(jié)構(gòu)作了分析。計算結(jié)果顯示金團簇Au<,n>(2≤n≤10)基態(tài)都是以平面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。對結(jié)合能及其二階差分、費米能級、能隙的研究發(fā)現(xiàn)，在金團簇中存在明顯的奇偶諧振效應(yīng)，這與實驗數(shù)據(jù)和別的理論計算結(jié)果符合得很好。 在有效核勢計算得到的基態(tài)結(jié)構(gòu)的基

3、礎(chǔ)上，我們進一步用DMOL程序進行了全電子標(biāo)量相對論計算，得到了更準(zhǔn)確的金團簇的基態(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，對引入全電子考慮后金團簇在結(jié)合能、二階差分、費米能級及能隙方面的變化作了詳細的討論。計算發(fā)現(xiàn)，加入全電子考慮后，平均鍵長收縮了3％--5％，平均結(jié)合能增大了3％--5％，費米能級增大11％--15％，能隙變化較大，達到了50％左右，而結(jié)合能的二階差分因為是一種平均效果，變化不大。