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原子团簇的稳定结构和幻数是指团簇中原子数目的影响。
当团簇中含有某些特定原子数目时，团簇会特别稳定，这些特定的原子数目被称为幻数。
例如，当团簇中原子数目为2、8、20、40、58、114时，团簇会达到相对稳定的状态。
原子团簇介于原子和宏观凝聚物质之间，其结构和性质随所含原子数目而变化。
由于电子壳层的存在，使得某些特定原子数目的团簇具有相对稳定结构。
例如，当团簇中原子数目为2、8、20、40、58、114时，电子壳层结构能够使团簇中的原子更好地结合在一起，形成相对稳定的结构。
§3. 纳米团簇的结构与性质
3.1 稳定机构与幻数
在团簇质谱分析中、含有某些特殊原子数的团簇的强度呈现峰值，表明这些团簇特别稳定，所含的原子数称为“幻数”。
团簇的幻数序列与构成团簇的原子键合方式有关，金属键来源于自由价电子，半导体键是取向共价键、碱金属卤化物为离子键，惰性元素原子间的作用力为范德瓦尔斯键。
3.2 团簇的性质
3.2.1 量子尺寸效应
尺寸为2.8nm CdS团簇，光吸收谱进—步蓝移，在360nn处有一个宽峰，属1s跃迁。
而高频端也存在吸收峰。
实验表明纳米尺寸的半导体团簇具有可贵的光学性质，即分立的能级跃迂，并与团簇尺寸和形状密切有关。
3.2.2 电子性质
（1）下图给出了钾团簇电离势随n的变化”，可以看出直至n接近100，电离势具有与团族幻数相对应的峰值，在某一壳层连续填充的过程中，电离势近似一常数，但在每一个壳层填满时，电离势发生突变。
（2）带负电铜簇Cu-(n＝1-410)进行紫外光电子谱实验，通过观察光电子发射可以直接估计出相应中性团族的电子亲和势。
下图是有各种原子数的铜团簇Cu n-的光电子谱。
3.2.3光学性质
金属团簇对光的响应具有和单个原于及大块固体均不相向的特征。
下图示出尺寸分别为2nm，14nm和20nm铜闭簇嵌埋于氟化理基体中的光
吸收谱，下表给出了实验结果。
随着团簇尺寸增加．峰位红移．峰展宽。
§3. 纳米团簇的结构与性质
3.1 稳定机构与幻数
在团簇质谱分析中、含有某些特殊原子数的团簇的强度呈现峰值，表明这些团簇特别稳定，所含的原子数称为“幻数”。
团簇的幻数序列与构成团簇的原子键合方式有关，金属键来源于自由价电子，半导体键是取向共价键、碱金属卤化物为离子键，惰性元素原子间的作用力为范德瓦尔斯键。
3.2 团簇的性质
3.2.1 量子尺寸效应
尺寸为2.8nm CdS团簇，光吸收谱进—步蓝移，在360nn处有一个宽峰，属1s跃迁。
而高频端也存在吸收峰。
实验表明纳米尺寸的半导体团簇具有可贵的光学性质，即分立的能级跃迂，并与团簇尺寸和形状密切有关。
3.2.2 电子性质
（1）下图给出了钾团簇电离势随n的变化”，可以看出直至n接近100，电离势具有与团族幻数相对应的峰值，在某一壳层连续填充的过程中，电离势近似一常数，但在每一个壳层填满时，电离势发生突变。
（2）带负电铜簇Cu-(n＝1-410)进行紫外光电子谱实验，通过观察光电子发射可以直接估计出相应中性团族的电子亲和势。
下图是有各种原子数的铜团簇Cu n-的光电子谱。
3.2.3光学性质
金属团簇对光的响应具有和单个原于及大块固体均不相向的特征。
下图示出尺寸分别为2nm，14nm和20nm铜闭簇嵌埋于氟化理基体中的光
吸收谱，下表给出了实验结果。
随着团簇尺寸增加．峰位红移．峰展宽。
平面C n B3（n=1~8）团簇的结构与稳定性的探索1 引言在轻质半导体中，碳化硼是硬度仅次于金刚石和立方氮化硼的一种材料。
碳化硼具有对中子的高俘获性，高强度，较高的杨氏模量和较高的热稳定性。
由于硼碳材料（纳米线，纳米弹簧和纳米带等）具有耐高温，耐酸，高硬度和高强度等特性，这类材料在核聚变反应器和航空器等领域有潜在的应用，这说明了硼碳材料是有应用前景的材料。
因此，近几十年来硼碳材料被广泛地研究。
近年来，硼碳团簇已经成为许多实验和理论研究的热门话题。
实验检测只能间接地提供较小的混合硼碳团簇结构信息。
尽管量子化学计算和分子动力学模拟能够提供团簇的直接结构信息，但是团簇稳定的几何结构的数目是随团簇中的原子个数的增加而呈指数增加。
所以，全局最低能量结构的确定是一个具有挑战性的任务。
前人的理论计算预测了具有平面四配位碳，平面五配位碳和平面六配位碳等有趣的硼碳团簇的结构。
到目前为止，有关硼碳混合团簇的结构的实验结果报道很少。
因而，对硼碳混合二元团簇的计算研究是重要而有趣的，也很有挑战性。
2 计算方法首先，采用B3LYP/6-31G(d)理论方法对二重态和四重态的平面C n B3 (n=1-8)团簇的线性结构、支链结构、环状结构及带有支链的环状结构等四种没有对称限制的结构样式进行了几何结构优化。
然后，在B3LYP/6-311＋G(d)理论水平下对CB3的12个能量较低的异构体中和每一个C n B3 (n=2-8)分子的30个异构体进行进一步的几何优化。
为了检测这些异构体的稳定性，进行了振动频率分析。
为了获得更精确地能量次序，在CCSD(T)/6-311+G(d)理论水平上对CB3的12个能量较低的异构体中和每一个C n B3 (n=2-8)分子的30个异构体进行了能量校正。
所有的计算都是在Gaussian 09软件包上完成[39]。
3 结果与讨论经过优化的C n B3 (n=2~8)每个团簇的10个异构体的几何结构显示在图1中。
Ⅳ族元素团簇结构及稳定性的理论研究的开题报告一、研究的背景和意义地球上的元素由化学元素周期表所描述的118种元素构成，其中Ⅳ族元素包括碳、硅、锗、锡和铅等五种元素。
这些元素具有重要的地球化学、材料科学、生命科学和环境科学等方面的研究价值。
因此，对Ⅳ族元素的物理化学性质、结构以及其在各种体系中的作用机理进行深入研究和探究，具有十分重要的理论研究意义和实际应用价值。
目前，科学家们已经将Ⅳ族元素的超晶格结构、纳米晶等微观结构进行了广泛的研究，这些研究为理解Ⅳ族元素的物理化学特性以及其在材料科学、生命科学、环境科学等领域的应用奠定了基础。
然而，对于Ⅳ族元素的团簇结构以及其稳定性的研究相对较少，而这些微小的团簇结构在实际应用中很可能发挥着重要的角色，因此对其进行深入研究与探究，对于理解Ⅳ族元素的整体性质和在各种体系中的作用机理，具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、研究的目的和内容本研究的主要目的是：利用量子化学计算方法对Ⅳ族元素的团簇结构及其稳定性进行透彻的理论研究，并且通过大量计算得到具有实际意义的结论，期望能为其在材料科学、生命科学、环境科学等方面的应用提供更深入的理论基础和研究方向。
本研究将首先从理论上探讨Ⅳ族元素的团簇结构的组成规律以及其形成机制，然后对于不同形式的团簇结构进行计算研究，探究其稳定性、能量结构、几何结构和电子结构等方面的性质，并且结合实验数据进行验证和分析，从而得到具有实际意义的研究成果。
三、研究的方法和步骤本研究将采用量子化学计算方法，特别是密度泛函理论（DFT）方法，对Ⅳ族元素的团簇结构进行计算研究。
具体方法步骤如下：1. 确定研究对象——Ⅳ族元素的团簇结构；2. 选择合适的计算方法和软件，建立符合实际物理条件的计算模型；3. 进行模型优化计算，捕捉可能的全局最小能量构型；4. 对计算结果进行几何构型的优化和频率分析，确定结构是否为局部或全局能量最低点；5. 在确定了结构和能量之后，进一步进行电子结构分析，研究其电子亲和性、电子结构、反应活性等方面的性质；6. 结合实验数据对计算结果进行验证和分析。
