Theoretical Study on the Structure and Properties of
Aln N(n= 1 - 10) Clusters
作者： 张颂[1];岳莉[1]
作者机构： [1]凯里学院,贵州凯里556011
出版物刊名： 凯里学院学报
页码： 29-31页
年卷期： 2019年 第3期
主题词： 团簇;结构;稳定性;第一性原理
摘要：利用密度泛函理论对AlnN(n=1~10)团簇结构稳定性和磁性进行比较系统的计算,结果显示,混合团簇变现出与纯铝团簇相似的结构演化趋势,在总原子数为6时,团簇结构由二维平面向三维立体转变.N原子的掺杂不仅增加部分纯铝团簇的稳定性,还保持纯铝团簇的幻数,但却降低5原子铝团簇的稳定性.对磁性而言,除团簇AlN和Al2N的总磁矩分别为1.993μB和0.528μB外,其余团簇的总磁矩均为零.。
《B_kN_k（k=16，24）团簇组装材料的稳定性及物性的理论研究》篇一摘要：本文通过理论计算方法，对B_kN_k（k=16，24）团簇组装材料的稳定性及物性进行了深入研究。
通过对材料的结构、能量、电子性质等方面的分析，揭示了其内在的稳定机制和物理性质，为该类材料在实际应用中的设计和优化提供了理论依据。
一、引言团簇组装材料因其独特的结构和优异的性能，在材料科学领域具有广泛的应用前景。
B_kN_k（k=16，24）团簇组装材料作为一种新型材料，其稳定性和物性研究对于拓展其应用领域具有重要意义。
本文旨在通过理论计算方法，深入探究该类材料的稳定性和物性，为实际应用提供理论支持。
二、研究方法本研究采用密度泛函理论（DFT）方法，结合第一性原理计算，对B_kN_k（k=16，24）团簇组装材料的结构、能量、电子性质等方面进行计算和分析。
通过构建合适的模型，运用量子化学软件包进行计算，得到了可靠的结果。
三、B_kN_16团簇组装材料的稳定性及物性研究1. 稳定性分析通过对B_kN_16团簇组装材料的结构进行分析，发现其具有较高的结构稳定性。
通过计算材料的形成能、结合能等指标，进一步证实了其内在的稳定性。
此外，我们还研究了不同因素对稳定性的影响，如温度、压力等。
2. 物性研究B_kN_16团簇组装材料具有优异的电子性质和光学性质。
通过计算材料的电子能带结构、态密度等，揭示了其导电性能和光学响应机制。
此外，我们还研究了材料的其他物理性质，如热导率、磁性等。
四、B_kN_24团簇组装材料的稳定性及物性研究对于B_kN_24团簇组装材料，我们同样进行了稳定性和物性的研究。
该材料同样具有较高的结构稳定性，且在能量、电子性质等方面表现出独特的特性。
通过对比B_kN_16和B_kN_24两种材料的研究结果，我们探讨了团簇大小对材料性质的影响。
五、结论本研究通过理论计算方法，对B_kN_k（k=16，24）团簇组装材料的稳定性及物性进行了深入研究。
密度泛函理论及其在材料计算中的应用导言：材料科学是一门综合性学科，研究物质的结构、性质和性能。
随着计算机技术的发展和密度泛函理论的应用，材料计算逐渐成为材料科学领域不可或缺的工具。
本文将重点介绍密度泛函理论及其在材料计算中的应用。
一、密度泛函理论的基本原理密度泛函理论是一种基于量子力学的计算方法，通过计算材料中的电子密度来预测材料的性质。
其核心思想是引入电子密度的概念，将体系中的所有信息都表示为电子密度的函数。
由此，波函数的复杂计算转化为了对电子密度的求解，大大简化了计算复杂度。
二、密度泛函理论在材料计算中的应用1. 材料结构的优化密度泛函理论在材料结构的优化中发挥着重要作用。
通过计算材料中原子的相互作用能和几何形状，可以确定材料的最稳定结构。
通过密度泛函理论的应用，可以预测材料的晶格常数、晶体结构和晶面朝向等。
2. 材料性质的计算密度泛函理论可以计算材料的物理性质，如能带结构、电荷分布和磁性等。
通过计算材料的电子结构，可以预测材料的导电性、磁性和光学性质等。
同时，使用密度泛函理论可以计算材料的力学性质，如弹性常数、硬度和断裂能等。
3. 材料相变的研究密度泛函理论在材料相变的研究中扮演着重要角色。
通过计算材料的自由能随温度和压力的变化规律，可以确定材料的相变温度和相变压力。
这为材料的相变行为提供了理论基础，为材料设计和制备提供了指导。
4. 材料界面的研究材料界面是材料科学中的热点领域之一。
密度泛函理论在材料界面的研究中发挥着重要作用。
通过计算材料界面的能量和结构，可以预测材料界面的稳定性和性质。
这有助于我们理解材料界面的结构和性质，从而优化材料的性能。
结论：密度泛函理论已经成为材料计算中不可或缺的工具。
它可以通过计算材料的电子密度来预测材料的结构和性质。
在材料结构的优化、物性的计算、相变行为的研究和界面性质的预测等方面都发挥着重要作用。
随着计算机技术的不断进步，密度泛函理论在材料科学中的应用前景将更加广阔。
一、 计算方法密度泛函理论（DFT ）、含时密度泛函理论（TDDFT ）二、 计算方法原理1． 计算方法出处及原理本计算方法设计来源于量子化学理论中的Born –Oppenheimer 近似，给近似下认为原子核不动, 这样电子就相当于在一个由核产生的外部的静态势场 V 中运动。
那么一个固定的电子态可以用波函数 Ψ(1r , · · · ,N r ), 并且满足多 N 电子体系薛定谔方程:()()22ˆˆˆˆ,2N N N i i j i i i i j H T V U V r U r r E m <⎡⎤⎡⎤ψ=++ψ=-∇++ψ=ψ⎢⎥⎣⎦⎣⎦∑∑∑ (2-3) 其中，● Ĥ, 哈密顿算符;● E , 体系总能量;● ˆT, 动能项; ● ˆV, 由带正电的原子核引起的外场势能项; ● Û, 电子电子相互作用能。
通常把 ˆT和 Û 叫做通用算符, 因为对于任何一个 N 电子体系, 表达式都相同.而势能函数 ˆV与体系密切相关。
由于电子相互作用项 Û 的存在, 复杂的多体系的薛定谔方程公式 2-3并不能拆分为简单的单电子体系的薛定谔方程。
根据 DFT 的核心理念, 对于一个归一化的波函数 Ψ, 电子的密度 n(r ) 可以定义为:333*231212()(,,)(,,)N N N n r N d r d r d r r r r r r r =⋅⋅⋅ψ⋅⋅⋅ψ⋅⋅⋅⎰⎰⎰ (2-4)更重要的是, DFT 的核心理念告诉我们, 对于一个给定的基态, 如果基态的电子密度0()n r 是知道的话, 那么基态的波函数012(,,)N r r r ψ⋅⋅⋅就唯一确定。
也就是说, 基态的波函数0ψ是基态电子密度0n 的泛函[11], 表达为:[]00n ψ=ψ (2-5)既然有以上的假定, 那么对于基态的任何一个观测量ˆO, 它的数学期望就应该是0n 的泛函:[][][]000ˆO n n O n =ψψ (2-6) 特别的, 基态的能量也是0n 的泛函:[][][]0000ˆˆˆE E n n T V U n ==ψ++ψ (2-7) 这里外部势能的贡献[][]00ˆn V n ψψ可以通过基态的电子密度0n 来精确表达：300[]()()V n V r n r d r =⎰ (2-8)或者外部势能ˆVψψ可以用电子密度 n 来表达: 30[]()()V n V r n r d r =⎰ (2-9)泛函 T [n ] 和 U [n ] 被称作通用泛函, 而势能泛函 V [n ] 被称做非通用泛函, 因为它与当前研究的系统息息相关。
