AlMg团簇稳定性及AlSc团簇磁性的第一性原理研究

摘要

本论文利用第一性原理的计算方法，对铝原子掺杂镁团簇(n=1-12)的几何结构和电子性质及铝原予掺杂钪团簇(n=1-8，12)的几何结构和磁性进行了详细地研究。 利用Gaussian 03软件，对铝原子掺杂镁团簇和硼原子掺杂镁团簇(n=1-12)的结构特点作了详细地描述。同时，对铝、硼原子掺杂镁团簇的相对稳定性作了深入地讨论。结果表明：随着原子个数的增加，硼原子进入镁团簇的内部，而AlMg<,n>和Mg<,n>团簇有相似的生长模式。硼、铝原子的掺杂均能使镁团簇的平均结合能增大，稳定性增强，BMg<,n>、AlMg<,n>(n=1-12)团簇的稳定性主要由几何结构决定。由于B、Al原子的诱导，主体镁团簇的3p轨道的自然键轨道(NBO)电荷布居有了较大改变。AlMg<,n>团簇的Mg原子3p轨道NBO电荷布居的平均值的峰值与AlMg<,n>团簇的稳定性一致。 基于密度泛函理论，使用全电子双数值极化的方法，在Dmol<'3>软件包下，我们计算了铝原子掺杂钪团簇的基态结构和磁性。结果显示，在n=1-8，Al原子位于主体钪团簇的表面，可视为Al原子取代Sc<,n+1>面上的一个原子，但对于AlSc<,12>团簇，Al原子位于二十面体的中心，对称性为C<,3v>。Al原子的掺杂使S钪团簇的平均结合能增大，稳定性增强。通过对团簇的二阶能量差分，襞裂能、能隙等表征电子性质的物理量的分析，得出AlSc<,3>和AlSc<,6>团簇相对比较稳定。同时，Al原子的诱导，使主体钪团簇的磁性发生了重大变化，特别是在n=3，5，7，磁性发生了淬灭，AlSc<,12>团簇的磁矩仅为7μ<,b>，而Sc<,13>团簇的磁矩高达19μ<,b>。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1团簇科学简介

1.1.1团簇科学及其意义

1.1.2团簇的幻数和分类

1.1.3团簇的磁性

1.2 AlMgn，AlScn团簇的研究意义及研究现状

1.3论文工作内容

参考文献：

第2章密度泛函理论及计算工具简介

2.1引言

2.2密度泛函理论(Density Functional Theory)

2.2.1局域密度近似泛函(Local DensityApproximations)

2.2.2广义梯度近似泛函

2.3 Dmol3软件简介

2.3.1 Dmol3软件功能

2.4 Gaussian 03程序的简单说明

2.4.1 Gaussian 03程序的主要功能

2.4.2 Gaussian 03的基本算法

2.4.3官方Gaussian 03文献的引用

参考文献：

第3章AlMgn(n=1-12)团簇的性质研究

3.1引言

3.2计算方法

3.3结果与讨论

3.3.1几何结构

3.3.2 XMgn团簇的稳定性

3.3.3 XMgn团簇的自然键轨道(NBO)分析

3.4本章小结

参考文献

第4章AlScn团簇的磁学性质

4.1引言

4.2计算细节

4.3结果与讨论

4.3.1 Scn+1和AlScn团簇几何结构

4.3.2 AlScn团簇的稳定性

4.3.3 Scn+1团簇和AlScn团簇的磁性

4.4 小结

参考文献：

第5章总结与展望

致谢

个人简历及攻读硕士学位期间发表论文