COLin和MkF2k-1+（M=Mg，Ca；k=2，3）团簇的理论研究

论文摘要

本文设计了COLin团簇和MkF2k-1+团簇，并从几何结构、最低频率、电荷分布、最高占据轨道（HOMO）-最低空轨道（LOMO）的能隙值以及电离能方面做了系统的分析，对设计新材料有一定的理论指导意义。（1）对小型CO-Lin团簇中C-O键长和Lin尺寸的关系进行了理论研究。所研究的团簇包括COLi2, COLi4, COLi6, COLi8, COLi5+和COLi7+。通过随机算法寻找构型，并用水平更高的理论方法优化结构，最终得到这些团簇的最低能量结构和一系列异构体。采用键长和键序表征C-O键的强弱程度。结果发现，Li6团簇可以完全劈裂C-O三键，Lin团簇劈裂C-O键的程度和团簇的大小有关，团簇越大，劈裂的程度越大。同时我们发现在每组团簇中C和O上的NBO电荷之和与C-O键长有密切的关系。另外COLi7+被认定为超碱金属阳离子。（2）预测了一类新型的超碱金属阳离子MkF2k-1+（M=Mg, Ca; k=2,3）。我们发现金属原子的种类和团簇的大小对降低超碱金属阳离子的电子亲和势都有决定作用。和团簇的尺寸相比，金属原子的种类对电子亲和势的决定性更强。通过随机算法和高水平方法的优化我们找到17种MkF2k-1+的异构体，其中13种被认定为超碱金属阳离子。同时发现MkF2k-1+的结构和其电离势的相关性。

论文目录

• 摘要
• 第一章 前言
• §1.1 团簇的概念
• §1.2 超原子的概念及发展
• §1.3 超碱金属与超卤素
• §1.4 本文研究内容
• 第二章 理论基础和计算方法
• §2.1 闭壳层分子的 HFR 方程
• §2.2 电子相关问题
• §2.2.1 电子相关能
• §2.2.2 耦合簇方法（Coupled-cluster, CC）
• §2.2.3 微扰理论方法
• §2.2.4 大小一致性和变分性
• §2.3 密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）
• §2.4 基组问题
• §2.5 构型搜寻
• 第三章 COLin团簇的理论研究
• §3.1 引言
• §3.2 计算方法
• §3.3 结果和讨论
• §3.3.1 锂团簇
• §3.3.2 COLi2
• §3.3.3 COLi4
• §3.3.4 COLi6
• §3.3.5 COLi8
• §3.3.6 COLi+n（n = 5, 7）
• §3.3.7 MP2 方法的验证
• §3.3.8 CO 与 Lin团簇的相互作用
• §3.4 本章小结
• 第四章 基于碱土金属的新型超碱金属阳离子的预测
• §4.1 引言
• §4.2 计算方法
• §4.3 结果及其讨论
• §4.3.1 Mg+2F3
• §4.3.2 Mg+3F5
• §4.3.3 Ca+2F3
• §4.3.4 Ca3F+5
• §4.4 本章小结
• 参考文献
• 作者简介及科研成果
• 中文摘要
• Abstract
• 致谢