基本信息
- 项目名称：
- 铟团簇结构和电子性质的密度泛函研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 用密度泛函方法研究了Inn(n=2-7)团簇的稳定结构和电子性质。
- 详细介绍：
- 团簇是由几个至几千个或上万个原子、分子或离子组成的相对稳定的聚集体，作为连接孤立原子分子与凝聚态物质之间的桥梁，具有独特的物理化学性质，如几何结构，光、电、磁学性质等[1-3]。自旋多重度对结构的影响不大；对于基态结构，n≤5时为平面结构，n≥6时为立体结构，n=6为结构转变点；平均结合能曲线随团簇尺寸增大逐渐平缓；能隙、结合能的二阶差分和电离势随团簇尺寸的变化趋势完全一致，均反映出In4团簇的基态结构较为稳定，具有较强的非金属性。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 1. 作品撰写的目的 通过对铟团簇结构和性质的研究，探索铟团簇的稳定结构及相应的电子性质。 2. 作品撰写的基本思路 我们首先设计出团簇的初始几何构型，其次用B3LYP/DGDZVP方法进行优化并计算优化后稳定结构的性质，最后对结构及性质做了理论分析。
科学性、先进性及独特之处
- 作品书写符合学术论文规范，内容详实，所研究内容为团簇领域中的前沿课题，对了解团簇结构及性质有重要的科学指导意义，也为制备新型功能纳米材料奠定了科学理论基础。
应用价值和现实意义
- 作品研究了铟团簇结构及性质，使得人们对小铟团簇有一定的认识，并为后续铟团簇的研究铺平了道路，同时对其它组分团簇的研究有一定的借鉴作用，也为合成新型功能材料提供了有力的科学理论支持。
学术论文摘要
- 用密度泛函方法研究了铟团簇的稳定结构和电子性质。结果表明：自旋多重度对结构的影响不大；对于基态结构，n≤5时为平面结构，n≥6时为立体结构，n=6为结构转变点；平均结合能曲线随团簇尺寸增大逐渐平缓；能隙、结合能的二阶差分和电离势随团簇尺寸的变化趋势完全一致，均反映出In4团簇的基态结构较为稳定，具有较强的非金属性。
获奖情况
- 作品在2010年11月陇东学院第十一届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获一等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 王广厚. 团簇物理学[M]. 上海：上海科学技术出版社，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团簇的熔化行为[J]. 原子与分子物理学报, 2009, 26(6): 1067 [4] 葛桂贤，井群，杨致等.第一性原理对NaBen(n=2-12)团簇最低能量结构及其电子性质的研究[J]. 物理学报, 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
同类课题研究水平概述
- 团簇的研究始于上世纪60年代。团簇的研究无论在实验上还是理论上，都是以几何结构为基础的，目前有大量的科技工作者研究团簇的基态结构，所用的方法主要有从头算法、半经验法和经验法，还有实验上的离子溅射法等，但每一种方法都有一定的局限性，所以也有新的研究方法不断出现。大家公认的是从头算法的结果最可靠，与实验结果最接近，但是这种方法对计算机的计算速度要求非常高，即使巨型工作站也只能算到几千个原子，所以几何结构的研究局限于很有限的原子数目，对光电学性质也仅限于较小尺寸团簇。因此当前团簇研究还很不成熟，实验上主要是欧美国家通过离子溅射来研究团簇的稳定性、分裂通道、电离势等方面工作。特别是2000年以来，有许多实验结果发表，尤其是Physics Review Letter和Europe Physics Journal of D上发表的实验较为突出。我国团簇方面的实验还很落后，只有南京大学能做一些简单的团簇实验。理论研究更是建立在在计算机的运算速度之上的，经典程序算的尺寸大，但可靠性差；从头算法精度高，但受计算机的速度限制；故目前主要集中在较小团簇方面的研究。最近大家都对过渡金属团簇和掺杂团簇很感兴趣，这也是我们今后努力的方向。我们查阅了国内外的文献库，有关铟团簇的研究工作还很少，于是就选了铟团簇作为研究对象。作品在2010年11月陇东学院第十一届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获一等奖，并受到评委老师的一致好评。
