=1~10)团簇碎片能和极化率的密度泛函理论研究

2018-06-05 07:22张陈俊
西安航空学院学报 2018年3期
关键词:阴离子极化尺寸

张陈俊

(西安航空学院 理学院,西安 710077)

0 引言

掺杂碳团簇在星际空间被发现[1-3],迅速引起了实验物理学家和理论物理学家的极大兴趣。在碳团簇中掺杂会引起其物理化学性质的改变,这使得我们去研究掺杂碳团簇显得尤为必要。此外,对掺杂碳团簇详细的研究将有助于我们理解它们的稳定性,揭示它们的形成机理,进而能促进我们去发现和使用新型材料。

大量的关于掺杂碳团簇的研究被展开,将过渡金属元素Sc、Ti、V、Cr、Co和Zn等[4-9]掺杂到碳团簇中的理论研究被陆续报道。将Li、Na和Cs等第一主族元素[10-12]以及Be、Mg和Ca等第二主族元素[13-15]分别掺杂到碳团簇中的理论研究也被报道。对于第三主族元素掺杂到碳团簇的研究有:Chuchev K等[16-17]对B元素掺杂碳团簇进行了理论计算;Antonio L和Redondo P等[18-19]用密度泛函理论对Al元素掺杂碳团簇进行了研究。

我们之前对GaCn团簇的结构和稳定性进行了理论研究[20],近期我们又对In掺杂碳团簇系列稳定结构进行了计算,但对该系列团簇的形成通道和相关的物理化学性质认识还不够,故本文将对阴离子团簇的形成通道(碎片能)和极化率进行详细的理论研究。

本文的研究成果不仅对总结含第三主族元素的碳团簇的生成规律、结构规律及所具有的物理化学性质等提供依据,而且对实验研究具有导向作用。

1 计算方法及前序工作

图团簇的直线型基态结构

2 结果与分析

2.1 团簇碎片能

图团簇基态结构的碎片能随团簇尺寸变化的关系曲线

2.2 极化率分析

<α>=(αXX+αYY+αZZ)/3

(1)

(2)

进一步对表中数据进行分析,还可以得到,除在n=2处出现微小振荡外,极化率张量的平均值随团簇尺寸的增大而增大。由此可以说明极化率受团簇的大小影响很大,大尺寸的团簇较小尺寸的更容易被外场极化。因为大尺寸团簇中电子等的最初分布更易被较强的外场所破坏,另外,受原子间相互作用的影响,也导致整个团簇很容易被极化,因而使得非线性光学效应显现。

图3 阴离子团簇的极化率的各向异性不变量随团簇尺寸的演化

阴离子nXXXYYYXZYZZZ<α><α>/nΔα133.8920.00033.8920.0000.000107.70758.49729.24973.815253.1710.00053.1710.0000.000116.48774.27624.75963.316356.180.00056.180.0000.000216.388109.58327.396160.2084247.867-0.93459.4870.0000.00059.463122.27224.454188.399562.5680.00062.5680.0000.000390.561171.89928.65327.993665.4430.00065.4430.042-0.007430.227187.03826.72364.7847616.7380.13768.6360.0000.00068.636251.33731.417548.102872.0950.00070.351-0.0870.003710.327284.25831.584639.1069900.0070.30474.730.0000.00074.729349.82234.982825.27810956.2690.20477.5050.0550.00077.504370.42633.675878.765

3 结语

这些成果可以成为相关实验的理论依据,对实验研究产生导向性,也将为研究更大尺寸、更多元化的团簇提供理论基础。

[1] MACCARTHY M T,KALMUS P,GOTTLIEB C A,et al.Laboratory detection of the C9H radical[J].The Astrophysical Journal,1996,467:L125-L127.

[2] CERNICHARO J,GUELIN M.Discovery of the C8H radical[J].The Astrophysical Journal,1996,309:L27-L30.

[3] GUELIN M,CERNICHARO J,TRAVERS M J,et al.Detection of a new linear carbon chain radical:C7H[J].Astronomy and Astrophysics,1997,317(1):L1-L4.

[5] LARGO L,CIMAS A,REDONDO P,et al.Charged titanium-doped carbon clusters:structures and energetics[J].International Journal of Mass Spectrometry,2007,266(1):50-61.

[6] REDONDO P,BARRIENTOS C,LARGO A.Structures and stabilities of non-linear VCn+/-(n=1-8) clusters[J].International Journal of Mass Spectrometry,2007,263(1):101-112.

[8] REDONDO P,BARRIENTOS C,LARGO A.A density functional study of CoCn (n=1-8) clusters:structures and stabilities[J].International Journal of Quantum Chemistry,2010,108(10):1684-1695.

[9] BARRIENTOS C,REDONDO P,LARGO A.Structural and electronic properties of ZnCn+/-clusters[J].International Journal of Mass Spectrometry,2008,273(3):87-94.

[16] WANG C R,HUANG R B,LIU Z Y,et al.CnB-(n<13):Laser generation and ab initio calculations.Chemical Physics Letters,1995(242):55.

[17] CHUCHEV K,BELBRUNO J J.Density functional theory study of the isomers of CnB and CnB2[J].Journal of Physical Chemistry A,2004,108(24):5226-5233.

[19] LI G L,TANG Z C.Theoretical Study of CnAl/CnAL+/CnAL-/CnAl2(n=0~10) clusters[J].Journal of Physical Chemistry A,2003,107:5317.

[20] ZHANG C J,JIANG Z Y,WANG Y L,et.al.Structures and stabilities of GaCn,(n=1~10) clusters[J].Computational and Theoretical Chemistry,2013,1004:12-17.

[21] FRISCH T,HAFNER J,MARSMAN M. Stable structure and magnetic isomers of small transition-metal clusters from the Ni group:An ab initio ensity-functional study[J].Journal of Physics Condensed matter,2006,18(42):9703-9748.

[22] 温俊青,夏涛,周红,等.Ni_n(n=1~9)小团簇的密度泛函理论研究[J].原子与分子物理学报,2013,30(6):924-932.

[23] 白熙,吕瑾,高慧,等.Ge_nMn(n=1≤8)团簇的电子结构和磁性的密度泛函理论研究[J].原子与分子物理学报,2016,33(3):463-469.

[责任编辑、校对:梁春燕]

猜你喜欢
阴离子极化尺寸
认知能力、技术进步与就业极化
极化雷达导引头干扰技术研究
叶酸靶向anti-miR-221阴离子脂质体的制备及体外抗肿瘤作用
CIIE Shows Positive Energy of Chinese Economy
基于干扰重构和盲源分离的混合极化抗SMSP干扰
非理想极化敏感阵列测向性能分析
D90:全尺寸硬派SUV
300MW火电厂水汽氢电导率超标的原因及处理方法
高压电致淋洗液发生器的研制与评价
佳石选赏