当前位置：文档之家 › 金属团簇的第一性原理计算

金属团簇的第一性原理计算

  • 格式：pdf
  • 大小：996.15 KB
  • 文档页数：33

金属团簇的第一性原理计算

目 录

一 论文正文

.

1引言

............................................................................................................................. 1

2计算理论和方法

........................................................................................................ 2

2.1 理论

............................................................................................................... 2

2.1.1 密度泛函理论

........................................................................................... 2

2.1.2 Hohenberg-Kohn 定理

............................................................................. 2

2.1.3 Kohn-Sham方程

........................................................................................ 3

2.2 密度泛函近似

............................................................................................... 4

2.2.1 局域密度近似

........................................................................................... 4

2.2.2 广义梯度近似泛函

................................................................................... 5

2.2.3 杂化密度泛函

........................................................................................... 5

2.3 计算方法

....................................................................................................... 6

2.3.1 GAUSSIAN03

............................................................................................... 6

2.3.2 GAUSSIAN形赝势基组

.............................................................................. 6

2.4 LUMO和HOMO

................................................................................................. 6

3

nAu(n=2-4)的计算

.................................................................................................. 7

4

nAg(n=2-4)的计算

................................................................................................ 10

5

nW（n=4）的计算

................................................................................................ 13

6 结论

.......................................................................................................................... 16

参考文献

...................................................................................................................... 18

谢辞

.............................................................................................................................. 19

二 附录

1 任务书

...................................................................................................................... 20

2 中期检查报告

.......................................................................................................... 22

3 指导教师指导记录表

.............................................................................................. 23

4 结题报告

.................................................................................................................. 24

5 成绩评定及答辩评议表

.......................................................................................... 26

6 答辩过程记录

.......................................................................................................... 28

I

金属团簇的第一性原理计算

摘要：本文采用密度泛函理论方法中的杂化泛函B3LYP,以及结合赝势基组

LANL2DZ对金属团簇

nW、

nAu、

nAg(n=2-4)的所有可能结构进行了研究,得到

了这些结构的平均键能,形成能,离解能以及LUMO、HOMO。通过比较离解能

的大小,得出这些团簇为

3Au、

4Au、

3Ag、

4Ag、

3W、

4W的最稳定结构。

关键词：

Au团簇；W团簇；

Ag团簇；密度泛函方法

II

First – Principles calculates of the metal clusters

Abstract: In this paper , We employ density functional theory in the hybrid functional

B3LYP, with pseudopotential basis sets Lanl2DZ to study the metal clusters

nW、

nAu、

nAg(n=2-4)of all possible structure, get the average bond energy of those

structures, formation energy, dissociation energy and the LUMO、HOMO. By

comparing the size of dissociation energy. Come to these clusters as

3Au、

4Au、

3Ag、

4Ag、

3W、

4W the most stable structure.

Keyword: Auclusters;W clusters;

Agclusters;Density function method (DFT)

III

目 录

1引言

............................................................................................................................. 1

2计算理论和方法

........................................................................................................ 2

2.1 理论

............................................................................................................... 2

2.1.1 密度泛函理论

........................................................................................... 2

2.1.2 Hohenberg-Kohn 定理

............................................................................. 2

2.1.3 Kohn-Sham方程

........................................................................................ 3

2.2 密度泛函近似

............................................................................................... 4

2.2.1 局域密度近似

........................................................................................... 4

合集下载

第一性原理研究SinB(n=1～12)团簇的稳定性

第一性原理研究SinB(n=1～12)团簇的稳定性

增　刊　２００７年８月　原子与　分子物理学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＡＴＯＭＩＣ　ＡＮＤ　ＭＯＬＥＣＵＬＡＲ　ＰＨＹＳＩＣＳ　Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　Ａｕｇ．２００７　

文章编号：１０００—０３６４（２００７）增刊一０９１．０４　

第一性原理研究Ｓｉ　Ｂ（７２＝１～１２）团簇的稳定性　

张　俊　，赵高峰　，井　群　，刘　霞　，罗有华　，２　

（１．河南大学物理与电子学院理论物理研究所，开封４７５００４；２．华东理工大学理学院，上海２００２３７）　

摘要：基于密度泛函理论（ＤＦＴ），我们研究了ｓｉ　Ｂ（　＝１～１２）团簇的稳定性．结果表明：ｓｉ　Ｂ的基态　构型是在ｓｉ　一１Ｂ的基态或亚稳态构型上带帽一个ｓｉ原子而得到；随着团簇尺寸的增大，Ｂ原子逐渐从吸　附在ｓｉ　团簇的表面位置移动到ｓｉ　团簇笼内；掺杂Ｂ原子提高了纯硅团簇的稳定性；电子总是从ｓｉ向Ｂ　转移，Ｂ原子所带的电荷数不仅与Ｂ原子的配住数有关，还与ｓｉ　Ｂ团簇的基态结构密切相关、　

关键词：ｓｉ　Ｂ团簇；稳定结构；电子性质　中图分类号：０６４１　文献标识码：Ｍ　

１引　言　２研究方法　

近年来，随着对凝聚态物质研究的系统和深　

入，人们对半导体Ｓｉ团簇产生了浓厚的兴趣，并　

且对硅团簇的物理和化学性质进行了大量的实验　

和理论研究【卜引，这不仅来自于它们在基础研究　

中的重要地位，而且也由于它们在团簇构成材料　

中作为基元的技术应用．已有研究表明：由于硅　

悬键的存在，纯硅不利于形成大尺寸的稳定团簇．　

但是，如果在纯硅团簇中掺入杂质原子，将会有　

效地饱和硅悬键，其稳定性明显高于同一尺寸的　

纯硅团簇，并且其结构和性质与纯硅团簇相比均　

发生很大变化　＿８Ｊ．人们对过渡金属原子掺杂纯　

硅团簇以及金属原子掺杂纯硅团簇的研究较多，　

然而，关于纯硅团簇中掺入非金属原子的报道却　

很少．如果我们在纯硅团簇中掺入非金属原子硼，　

结果又会如何呢？据我们所知，还没有Ｓｉ　Ｂ（ｎ＝１　

～１２）团簇的相关报道．因此，本文从第一性原理　

金团簇Aun(n≤8)吸附在MgO(001)表面的第一性原理计算研究

金团簇Aun(n≤8)吸附在MgO(001)表面的第一性原理计算研究

・２３２・　材料导报　２００８年８月第２２卷专辑Ⅺ　

金团簇Ａｕ　（　≤８）吸附在ＭｇＯ（Ｏ０１）表面的第一性原理计算研究　

刘靖，李顺方，李海生　

（郑州大学教育部材料物理重点实验室，郑州４５００５２）　

摘要　采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统地对ＡＵｎ（　≤８）４附在ＭｇＯ（Ｏ０１）表面的结构进行　

了详细的研究。分别给出了气相的Ａ　（　≤１３）和吸附在ＭｇＯ表面的Ａ　（　≤８）团簇的最稳定结构，比较了这两种　情况下，Ａｕ｜ｌ在结构、平均键长和磁矩方面的区别。结果表明，气相的Ａ　在　≤１３时团簇均为平面结构，而Ａｕ．１吸　附在ＭｇＯ（Ｏ０１）表面上之后，从Ａｕ７就开始出现从平面结构向立体结构转变。吸附在ＭｇＯ（００１）表面上的Ａ　团簇　

在较小尺寸就发生二维到三维结构转变的原因可能是Ａ　键长与ＭｇＯ（Ｏ０１）表面的晶格失配造成的。吸附在ＭｇＯ　（００１）表面的团簇因受到表面极化而使得团簇上电荷分布发生变化，但是表面衬底和团簇之间的电荷转移量很小。　

关键词　吸附能计算模拟晶格失配　中图分类号：７３２０Ａ；７１１５Ｍ；７１２５Ｗ　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｆｉｒｓｔ—Ｐｉｎｃｉｐｌｅｓ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｏｌｄ　Ｃｌｕｓｔｅｒｓ　

Ａｕ　（ｎ≤８）ｏｎ　ＭｇＯ（００１）Ｓｕｒｆａｃｅ　

ＬＩＵ　Ｊｉｎｇ，ＬＩ　Ｓｈｕｎｆａｎｇ，ＬＩ　Ｈａｉｓｈｅｎｇ　

（Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５００５２）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｆｉｒｓｔ—ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｔｈｅｏｒｙ　ｉＳ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｔＯ　ｓｔｕｄｙ　ｇｏｌｄ　ｃｌｕｓｔｅｒｓ　Ａ　（　≤１３）ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ　ａｄｓｏｒｂｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ＭｇＯ（００１）ｓｕｒｆａｃｅ．Ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄ　ｓｔａｔｅ　ｓｔｒｕｃ—　ｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｕ　ｃｌｕｓｔｅｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｇａｓ　ｐｈａｓｅ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ＭｇＯ（００１）ｓｕｒｆａｃｅ　ａｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｅｄ．　

第一性原理计算简述

第一性原理计算简述

第一性原理计算简述

第一性原理，英文First Principle，是一个计算物理或计算化学专业名词，广义的第一性原理计算指的是一切基于量子力学原理的计算。我们知道物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和电子组成。量子力学计算就是根据原子核和电子的相互作用原理去计算分子结构和分子能量（或离子），然后就能计算物质的各种性质。从头算（ab

initio）是狭义的第一性原理计算，它是指不使用经验参数，只用电子质量，光速，质子中子质量等少数实验数据去做量子计算。但是这个计算很慢，所以就加入一些经验参数，可以大大加快计算速度，当然也会不可避免的牺牲计算结果精度。那为什么使用“第一性原理”这个字眼呢？据说这是来源于“第一推动力”这个宗教词汇。第一推动力是牛顿创立的，因为牛顿第一定律说明了物质在不受外力的作用下保持静止或匀速直线运动。如果宇宙诞生之初万事万物应该是静止的，后来却都在运动，是怎么动起来的呢？牛顿相信这是由于上帝推了一把，并且牛顿晚年致力于神学研究。现代科学认为宇宙起源于大爆炸，那么大爆炸也是有原因的吧。所有这些说不清的东西，都归结为宇宙“第一推动力”问题。科学不相信上帝，我们不清楚“第一推动力”问题只是因为我们科学知识不完善。第一推动一定由某种原理决定。这个可以成为“第一原理”。爱因斯坦晚年致力与“大统一场理论”研究，也是希望找到统概一切物理定律的“第一原理”，可惜，这是当时科学水平所不能及的。现在也远没有答案。但是为什么称量子力学计算为第一性原理计算？大概是因为这种计算能够从根本上计算出来分子结构和物质的性质，这样的理论很接近于反映宇宙本质的原理，就称为第一原理了。 广义的第一原理包括两大类，以Hartree-Fork自洽场计算为基础的ab initio从头算，和密度泛函理论（DFT）计算。也有人主张，ab

initio专指从头算，而第一性原理和所谓量子化学计算特指密度泛函理论计算。

第一性原理计算LiNBe(N=1～12)团簇的基态结构及其电子性质

第一性原理计算LiNBe(N=1～12)团簇的基态结构及其电子性质

第２４卷第４期　２００７年８月　原子与　分子物理学报　ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＴＯＭＩＣＡＮＤＭＯＬＥＣＵＬＡＲＰＨＹＳＩＣＳ　Ｖ０１．２４　Ｎｏ．４　Ａｕｇ．２００７　

文章编号：１０００。０３６４（２００７）０４．０７１６—０５　

第一性原理计算ＬｉＮＢｅ（Ｎ＝１～１２）团簇的　

基态结构及其电子性质　

赵文杰　，闫玉丽　，杨　致　，雷雪玲　，葛桂贤　，王清林　，罗有华　，２　

（１．河南大学物理与电子学院理论物理研究所，开封４７５００４；２．华东理工大学理学院，上海２００２３７）　

摘要：从第一性原理出发利用密度泛函理论（ＤＩ丌）计算了ＬｉⅣＢｅ（Ｎ＝１—１２）团簇的基态结构及其电子　性质．计算结果表明：铍掺杂锂团簇ＬＩＮＢｅ（Ｎ＝１—１２）的基态结构相当于Ｂｅ原子取代ＬｊＪｖ＋Ｉ主团簇基态　结构中一个Ｌｉ原子的位置；当团簇尺寸Ｎ≥６时，杂质原子Ｂｅ被束缚在主团簇笼子内；随着团簇尺寸增　大，团簇的离解能和二阶能量差分均出现了奇一偶振荡；从结构稳定性上来看，Ｌｉ６Ｂｅ是个幻数团簇．　关键词：团簇；基态结构；密度泛函理论；电子性质　中图分类号：０５６１　文献标识码：Ａ　

Ｆｉｒｓｔ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄ－ｓｔａｔｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　

ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＬｉＮＢｅ（Ｎ＝１～１２）ｃｌｕｓｔｅｒｓ　

ＺＨＡＯ　Ｗｅｎ－ｊｉｅ　，ＹＡＮ　Ｙｕ．．．１ｉ，ＹＡＮＧ　Ｚｈｉ　，ＬＥＩ　Ｘｕｅ－ｌｉｎｇ　，ＧＥ　Ｇｕｉ—ｘｉａｎ　，　

ＷＡＮＧ　Ｑｉｎｇ－ｌｉｎ　，ＬＵＯ　Ｙｏｕ—ｈｕａ　・　

（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａｌｆｅｎｇ　４７５００４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２３７，Ｃｈｉｎａ）