论文摘要
合金团簇具有不同于单质团簇的结构和性质,为人们提供了通过控制结构和化学组份得到具有人工可控性质的纳米粒子的方法,因而受到广泛关注。我们研究了贵金属合金团簇的结构和电子性质,其安排如下:第一章,介绍了金属团簇的研究背景和历史,以及金属团簇的主要分类和研究方向,并对其物理性能和应用前景做了一个综述性的介绍。第二章,主要介绍有关密度泛函理论的一些基本原理和新的进展。然后介绍了所采用的第一性原理软件Dmol3的主要特征。第三章,研究了AunTi（n=2-16）团簇的生长模式和稳定性。团簇由平面结构向三维结构转变发生在n=8。在n=12-16时,团簇倾向于笼状结构,Ti原子位于金原子形成的笼中心。讨论了团簇的平均每个原子的结合能、二阶能量差、能隙、离子化势和电子亲和能随团簇尺寸的变化。Au14Ti具有幻数团簇的典型特征,其高稳定性是由于其具有18价电子,而18正好是椭球模型中的满壳层电子数。此外研究了两个幻数团簇Au14Ti之间的相互作用。团簇之间的作用能大小取决于团簇之间的相对取向。第四章,通过研究AunTi2+（n≦7）团簇的结构和稳定性分析合金团簇中几何因素与电子因素的相互竞争。两个Ti原子在团簇中以Ti2的形式存在。二阶能量差和能隙随尺寸呈奇偶振荡与实验观察到的团簇稳定性随尺寸的振荡符合。团簇的磁性在n=1-4时奇偶振荡,在n=5和7时为零。我们讨论了Ti-3d和Ti-4s电子的局域磁矩,团簇的特殊磁性质与Au-5d和Ti-3d之间的杂化有关。第五章,研究了贵金属杂质原子对Al7团簇结构和电子性质的影响。我们发现Al7Ag和Al7Au的结构大大不同于Al7Li和Al7Cu的结构。Al7Ag的最稳定结构是一个Ag原子吸附着Al7团簇最顶端的一个Al原子,这种结构类似Al7H。Al7Au则可以看作是一个Al原子与Al6Au的化合物。Al7Ag和Al7Au都有非常大的能隙,意味着他们具有很好的化学稳定性。由相对性计算和非相对性计算得到的结构是不一致的,说明相对性效应对Al7Au的结构有着明显的影响。通过能谱和态密度分析可知Al7Au中位于顶角的Al原子是一价的,因而Al7Au具有20价电子的满壳层电子。此外,我们研究了Al7Hn团簇的结构、稳定性和键性质。在所有的Al7Hn的最稳定结构中,Al7保持着它的整体形貌,H原子倾向于吸附单个Al原子。尽管Al7H、Al7H3以及Al7H7具有很高的稳定性,但H原子与Al原子之间的成键性质是与Al7In中I原子与Al原子之间的键性质不同的,跟贵金属原子与Al原子之间的键性质也不同。第六章,本论文的总结以及对于未来工作的展望。