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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 銦團(tuán)簇結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的密度泛函研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 用密度泛函方法研究了Inn(n=2-7)團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)。
- 詳細(xì)介紹：
- 團(tuán)簇是由幾個(gè)至幾千個(gè)或上萬(wàn)個(gè)原子、分子或離子組成的相對(duì)穩(wěn)定的聚集體，作為連接孤立原子分子與凝聚態(tài)物質(zhì)之間的橋梁，具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如幾何結(jié)構(gòu)，光、電、磁學(xué)性質(zhì)等[1-3]。自旋多重度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響不大；對(duì)于基態(tài)結(jié)構(gòu)，n≤5時(shí)為平面結(jié)構(gòu)，n≥6時(shí)為立體結(jié)構(gòu)，n=6為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)；平均結(jié)合能曲線隨團(tuán)簇尺寸增大逐漸平緩；能隙、結(jié)合能的二階差分和電離勢(shì)隨團(tuán)簇尺寸的變化趨勢(shì)完全一致，均反映出In4團(tuán)簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的非金屬性。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 1. 作品撰寫的目的 通過對(duì)銦團(tuán)簇結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究，探索銦團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的電子性質(zhì)。 2. 作品撰寫的基本思路 我們首先設(shè)計(jì)出團(tuán)簇的初始幾何構(gòu)型，其次用B3LYP/DGDZVP方法進(jìn)行優(yōu)化并計(jì)算優(yōu)化后穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，最后對(duì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)做了理論分析。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 作品書寫符合學(xué)術(shù)論文規(guī)范，內(nèi)容詳實(shí)，所研究?jī)?nèi)容為團(tuán)簇領(lǐng)域中的前沿課題，對(duì)了解團(tuán)簇結(jié)構(gòu)及性質(zhì)有重要的科學(xué)指導(dǎo)意義，也為制備新型功能納米材料奠定了科學(xué)理論基礎(chǔ)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 作品研究了銦團(tuán)簇結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，使得人們對(duì)小銦團(tuán)簇有一定的認(rèn)識(shí)，并為后續(xù)銦團(tuán)簇的研究鋪平了道路，同時(shí)對(duì)其它組分團(tuán)簇的研究有一定的借鑒作用，也為合成新型功能材料提供了有力的科學(xué)理論支持。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 用密度泛函方法研究了銦團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)。結(jié)果表明：自旋多重度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響不大；對(duì)于基態(tài)結(jié)構(gòu)，n≤5時(shí)為平面結(jié)構(gòu)，n≥6時(shí)為立體結(jié)構(gòu)，n=6為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)；平均結(jié)合能曲線隨團(tuán)簇尺寸增大逐漸平緩；能隙、結(jié)合能的二階差分和電離勢(shì)隨團(tuán)簇尺寸的變化趨勢(shì)完全一致，均反映出In4團(tuán)簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的非金屬性。
獲獎(jiǎng)情況
- 作品在2010年11月隴東學(xué)院第十一屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲一等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- [1] 王廣厚. 團(tuán)簇物理學(xué)[M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2003 [2] Cuppens J, Romero C P, Lievens P, et al. Superconductivity in Pb cluster assembled systems with different degrees of coagulation[J]. Phys. Rev. B, 2010, 81: 064517 [3] 李高清，李向富. AgCl團(tuán)簇的熔化行為[J]. 原子與分子物理學(xué)報(bào), 2009, 26(6): 1067 [4] 葛桂賢，井群，楊致等.第一性原理對(duì)NaBen(n=2-12)團(tuán)簇最低能量結(jié)構(gòu)及其電子性質(zhì)的研究[J]. 物理學(xué)報(bào), 2006, 55(9): 4548 [5] Rayane D, Melinon P, Cabaud B, et al. Electronic properties and fragmentation processes for singly and doubly charged indium clusters[J]. J. Chem. Phys., 1989, 90 (6): 3295 [6] ] Cottancin E, Pellarin M, Lerme J, et al. Unimolecular dissociation of trivalent metal cluster ions (Aln+, Gan+, Inn+): Evidence for a transition from covalent to metallic bonding[J]. Z. Phys. D, 1997，40: 288 [7] Lerme J, Dugourd P, .Hudgins R R, et al. High-Resolution ion mobility measurements of Indium clusters: Electron spill-out in metal clusters anions and cations[J]. Chem. Phys. Lett., 1999, 304(1/2): 19
同類課題研究水平概述
- 團(tuán)簇的研究始于上世紀(jì)60年代。團(tuán)簇的研究無(wú)論在實(shí)驗(yàn)上還是理論上，都是以幾何結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，目前有大量的科技工作者研究團(tuán)簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)，所用的方法主要有從頭算法、半經(jīng)驗(yàn)法和經(jīng)驗(yàn)法，還有實(shí)驗(yàn)上的離子濺射法等，但每一種方法都有一定的局限性，所以也有新的研究方法不斷出現(xiàn)。大家公認(rèn)的是從頭算法的結(jié)果最可靠，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果最接近，但是這種方法對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度要求非常高，即使巨型工作站也只能算到幾千個(gè)原子，所以幾何結(jié)構(gòu)的研究局限于很有限的原子數(shù)目，對(duì)光電學(xué)性質(zhì)也僅限于較小尺寸團(tuán)簇。因此當(dāng)前團(tuán)簇研究還很不成熟，實(shí)驗(yàn)上主要是歐美國(guó)家通過離子濺射來(lái)研究團(tuán)簇的穩(wěn)定性、分裂通道、電離勢(shì)等方面工作。特別是2000年以來(lái)，有許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表，尤其是Physics Review Letter和Europe Physics Journal of D上發(fā)表的實(shí)驗(yàn)較為突出。我國(guó)團(tuán)簇方面的實(shí)驗(yàn)還很落后，只有南京大學(xué)能做一些簡(jiǎn)單的團(tuán)簇實(shí)驗(yàn)。理論研究更是建立在在計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度之上的，經(jīng)典程序算的尺寸大，但可靠性差；從頭算法精度高，但受計(jì)算機(jī)的速度限制；故目前主要集中在較小團(tuán)簇方面的研究。最近大家都對(duì)過渡金屬團(tuán)簇和摻雜團(tuán)簇很感興趣，這也是我們今后努力的方向。我們查閱了國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)庫(kù)，有關(guān)銦團(tuán)簇的研究工作還很少，于是就選了銦團(tuán)簇作為研究對(duì)象。作品在2010年11月隴東學(xué)院第十一屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲一等獎(jiǎng)，并受到評(píng)委老師的一致好評(píng)。
