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混合/掺杂团簇,尤其是含贵金属元素Au、Ag和Cu的合金小团簇,在发光、光敏和非线性光学材料等现代材料的探索和应用中起着重要的作用。对团簇的形成、稳定结构、物理及化学性质,还有团簇的演变过程的研究,不单单可以使凝聚态物理与原子分子物理联系起来,而且还将增进量子力学、理论物理和计算物理的发展。到目前为止,国外和国内的科学家对含贵金属元素Au,Ag和Cu与ⅢA族元素Al所组成的二元合金小团簇的研究不多,只有极少量的实验报道,一些体系研究甚至还没有。本课题从理论上研究了这类团簇的几何结构和稳定性。
本篇论文是应用Gaussian03W程序和密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,对贵金属元素Au,Ag和Cu与ⅢA族元素Al组成的二元合金小团簇X,Alm(X=Au,Ag,Cu,m+n=5,m≠0)和CunAl(n=1-7)进行结构优化,计算得到二元合金小团簇XnAlm(X=Au,Ag,Cu,m+n=5,m≠0)和CunAl(n=1-7)的几何参数、振动频率、结合能、能隙、解离能和态密度。
研究发现,Xnlm(X=Au,Ag,Cu,m+n=5m≠0)的基态结构具有C2v、C3v.C4v的对称性,其中含Au团簇的结合能较大,稳定性较强,含Ag团簇的结合能较小,稳定性较弱;掺杂ⅢA族原子Al后,二元合金小团簇XnAlm(X=Au,Ag,Cu,m+n=5,m≠0)的结合能比单元贵金属团簇X5(X=Au,Ag,Cu)的结合能大,稳定性加强;能隙减小,化学活性增强。
掺杂ⅢA族Al原子后,团簇CunAl(n=1-7)的结合能比单元贵金属团簇Cu州(n=1-7)的结合能增大,稳定性加强;团簇CuAl、Cu6Al和CU7Al的能隙减小,化学活性增强。