【摘 要】
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近年来,过渡金属团簇在材料科学、纳米技术、微电子学以及物理化学、生命科学等领域得到了广泛的应用,因此,过渡金属团簇的各种性质也引起人们的广泛关注。对于Ni原子团簇的计算
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近年来,过渡金属团簇在材料科学、纳米技术、微电子学以及物理化学、生命科学等领域得到了广泛的应用,因此,过渡金属团簇的各种性质也引起人们的广泛关注。对于Ni原子团簇的计算研究,已经见到一些文献报道,但主要是用一些经验势进行研究。由于计算资源的限制,第一性原理研究一般仅停留在几个原子的尺度上。
目前,除了Ni<,7>的五角双锥和Ni<,13>的正二十面体构型外,其他的Ni原子团簇尚无确定的结构可供与我们的计算结果进行比较。实验和理论预测结果之间还存在较大分歧,这使我们这一工作对今后的实验和理论工作具有一定的参考作用。本文利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,对过渡金属Ni<,n>(n=1~13)团簇各种可能的几何构型进行了优化计算,结果给出了Ni<,n>(n=1~13)团簇的平衡结构,并计算了Ni团簇的一些性质。结果表明,Ni团簇的结构随尺度发生显著变化,团簇的平均键长总体上随着团簇原子数n单调增加,每个原子的平均束缚能除在Ni<,7>处出现拐点,基本上随团簇尺度增大而增大。文中还计算了团簇的一级解离能和二级解离能,结果显示Ni<,5>与Ni<,7>具有较稳定的结构。通过分析,团簇的对称性与相对稳定性之间有密切的关系,对称性高的团簇较为稳定。最后我们根据本文所得的平衡结构,计算了Ni<,n>(n=1~13)团簇的电离势,并与Ni团簇电离势的实验结果进行了比较,本文的第一性原理方法结果重现了实验中的激烈振荡行为。
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