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《團簇的穩(wěn)定性、電子性質和磁性》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、l)t團簇的穩(wěn)定性、電子性質和磁性摘要：通過采用密度泛函理論對Sc2,Y2和基本性質的計算，選擇在較優(yōu)理論水平下系統(tǒng)地研究了Sc?,Y?和La?(n=2—10〉團簇的幾何結構、穩(wěn)定性、電子性質和磁性及其隨團簇尺寸的變化趨勢.此同族三種團簇的穩(wěn)定性由原子密堆集幾何結構效應決定，幻數均表現出一致的結果.La?團簇的能隙比SC；1和Y?團簇的能隙大，計算獲得了團簇的電離勢和電子親和勢數據，Y?團簇的電離勢與實驗值相符，最小極化率規(guī)律可很好地表征團簇的穩(wěn)定性.三種團簇均具有較大的磁矩，磁矩與團簇的自旋多重度、幾何和電子結構密切相關，理論值與實驗值符合較
2、好，隨著團簇尺寸的增加三種團簇的平均磁矩總體上都呈遞減的趨勢并有局部振蕩的特征.關鍵詞：Sc?，Y?和La?團簇，密度泛函理論，電子性質，磁矩1.引言過渡金屬團簇由于具有特殊的電子結構性質、催化、熱力學和光學特性及反常的磁性而引起了人們的研究興趣.過渡金屬元素的d殼層電子被部分地占據及具有復雜的電子和能級結構性質，如Sc是過渡金屬中第一族的第一個元素，Sc原子的電子組態(tài)為3141與其他的稀土金屬不同，其3d軌道只有一個電子且4f軌道沒有電子，因而Sc?團簇的電子性質和磁性可能與其他過渡金屬會有較明顯的差異.另外，過渡金屬團簇可能有大量的亞穩(wěn)態(tài)異
3、構體與基態(tài)的能量很相近，以及受到Jahn-Teller效應的影響，因此團簇的基態(tài)和穩(wěn)定結構將會隱藏于大量的異構體中.密度泛函理論（DFT)現已被廣泛應用于過渡金屬團簇性質的研究中，可以較好地了解團簇的基態(tài)、幾何結構、能量、電子性質和磁性.對于過渡金屬Sc，Y和La團簇，目前人們大都僅局限在對其二聚物和三聚物的基態(tài)、振動頻率和離解能等基本性質的研究"―23].實驗方面，Knight等[23]通過共振拉曼譜（RRS)研究了Sc3和Y3的離解能、振動頻率和基態(tài)，Zhao等⑶研究了Sc4團簇的吸收譜和拉曼譜，Fang等⑷研究了Y2的RRS和吸收譜，而實
4、驗上僅有對L%基本性質的研究[913].Knickelbein用脈沖激光蒸發(fā)法生成了Y?(ra=2一31)團簇，用光電子譜研究了它們的電離勢M，并用Stem-Gerlach分子束偏轉法實驗研究了Sc?，Y?和La?(n=5—20)團簇的磁學性質?.理論方面，Torrens127'281采用偶極偏振模型計算了Sc?U在7，12，17和74)團簇的分子極性；Yuan等?采用DFT對Sc?(ra=2—14)團簇的幾何結構、電子性質和磁學性質進行了研究.毛華平等-應用DFT研究了Y?U=2—8)團簇的幾何結構和電子性質，計算了團簇的電離勢；Dai等Ul
5、]用CASSCF方法計算了Y?U=1—4)團簇的電離勢；Ding等_研究了Y13團簇的電子性質和磁學性質；Durakiewicz等_用導電球形液滴法計算了Y?團簇的電離勢.在對La?團簇的理論研究中，Zhang等[34]用0打研究了La?U=2—14)團簇穩(wěn)定性，Lyalin等M用DFT對La?U=2—14)團簇的結構和磁性進行了研究等；而對La?團簇的電子性質，如垂直電離勢&和電子親和勢A等還沒有相關的研究.本文采用DFT，通過對Sc2，Y2和La2二聚物在不同理論水平下的計算，選取恰當的交換相關方程和基組，系統(tǒng)地分析比較了Sc?，Y?和La
6、?(n=2—10)團簇的幾何結構、穩(wěn)定性、電子性質和磁性及其隨團簇尺寸的變化趨勢.2.理論計算方法在DFT框架下，團簇的幾何結構、能級和電子表1不同理論水平下對Sc2，Y2和La2二聚物的基態(tài)性質的計算結果與所選擇的交換相關方程和基組有很大的關系.為了驗證計算方法的可靠性，首先對Sc2,Y2和二聚物的基本性質進行計算，即選擇不同的交換相關方程和基組，計算了Sc2，Y2和的基態(tài)、鍵長、振動頻率和離解能等性質，并與其他理論值和實驗值進行比較.文中采用的交換相關方程包括：？8￡卟8￡，8?86，831^?和PW91，結合11.價電子（Sc:3s23p
7、63d'4s2，Y：4s24p64d'5s2,La：5s25p65d4s2)殼層基集合的相對論有效勢（11-RECP)，分別選擇LANL2DZ和CEP-121G基組計算，結果如表1所列.、鍵長K、諧振頻率和離解能的計算值及實驗值團簇基組基態(tài)ii/nmcoe/cm~1DJeVB3LYP120.221319.11.45PBE1PBE1XLANL2DZ"0.220311.11.32PW913V0.233306.382.37BP86A0.232307.531.44B3LYP0.260263.611.48Sc2PBE1PBECEP-121G0.24129
8、1.951.47PW915SU0.264247.302.43BP865SU0.264246.581.58文獻[1]計算值文獻[2]計算值5Su0.25
