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合金纳米团簇由于其结构特性具有高稳定性和高比表面积等优点,作为催化剂和生产资料具有十分重要的经济社会意义。Au-Ag合金纳米团簇更是由于其优越的催化性能在材料科学、生命、医药和电子学等领域扮演日趋重要的角色。团簇的催化性能与其本身结构息息相关,因此研究它们的稳定结构是从深层次进一步了解合金纳米团簇物理化学特性的必由之路。目前的研究主要采用的方法有实验研究方法、理论研究方法和计算机模拟方法,鉴于该领域对实验环境的高要求以及理论研究的复杂计算量,利用计算机模拟技术结合原子间相互作用势对合金纳米团簇进行原子级别的模拟证明是一个可行的方法。 本文以Au-Ag合金纳米团簇为研究对象,以描述原子间相互作用力的量子修正Sutton-Chen多体势来作为优化的目标函数,采用禁忌搜索算法进行结构优化,通过搜索Au-Ag合金纳米团簇的全局能量最低值来得到团簇的稳态结构,并考察了不同尺寸、不同元素比例的四面体(TH)、八面体(OH)、十面体(DH)、十二面体(RD)、二十面体(IH)、二十四面体(THH)和球体(SP)的Au-Ag合金纳米团簇的稳态结构。 从算法对团簇不同初始结构的敏感性、算法的收敛特性和算法的稳定性等角度对本文禁忌搜索算法的性能进行分析。本文通过对四种人为设置的团簇初始结构和随机生成的团簇初始结构的实验对比,说明团簇初始结构对本文算法影响不大,并且做了同粒子群算法和蒙特卡洛算法的对比试验,实验结果表明本文算法用于求解Au-Ag合金纳米团簇的稳态结构是有效的,体现出了较好的算法性能。 针对优化得到的Au-Ag合金纳米团簇,分别从团簇的表面原子分布、团簇的CSRO变化、团簇的能量变化规律、团簇各壳层的原子排布和团簇各配位数位置上原子的排布等角度分析,结果表明:Ag原子在团簇的顶点和棱边具有很强的分布倾向性,而Au原子倾向于分布在团簇中间壳层区域,且Au和Ag更多呈块状“抱”在一起,合金化程度较低;Au-Ag合金纳米团簇体系能量随着团簇尺寸的增大和Au原子比例的提高而降低;Au-Ag合金纳米团簇的CSRO值会随着团簇尺寸的增大而呈现出升高或是先降后升的趋势来;在Au-Ag合金纳米团簇内各个配位数位置上,Ag原子优先分布在较低配位数位置上,而Au原子则相反。