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1、摘要近年来，团簇物理学已经成为一门集原子分子物理,凝聚态物理,材料科学,量子化学,表面物理,核物理甚至环境和大气科学,天体物理和生命科学等学科相互交织的一门新学科。本文采用密度泛函理论(DFT)的杂化密度函数B3LYP/LANL2DZ方法，对XnAlm(X=Au,Ag,Cu;m+n=5)二元团簇可能的几何结构进行了优化，预测了XnAlm(X=Au,Ag,Cu;m+n=5)团簇的可能基态构型，同时计算了基态结构的结合能、垂直电离势、垂直电子亲和势和能隙。结果表明Au2Al3和Cu2Al3分子体系的结合能最大，结构最为稳定。关键词XnAlm(X=Au,Ag
2、,Cu;m+n=5)团簇；密度泛函理论；结合能；垂直电离势；垂直电子亲和势iiAbstractClusterphysicshasdevelopedtobeanewcross-cuttingsubjectofatomicandmolecularphysics,materialsscience,nuclearphysicsandevenenvironmentalandatmosphericscience.Inthispaper,thepossiblegeometricalstructuresofXnAlm(X=Au,Ag,Cu;m+n=5)clusters
3、areoptimizedbymeanofthedensity-functionaltheory(DFT).ThegroundstateequilibriumgeometriesandthebindingenergiesofXnAlm(X=Au,Ag,Cu;m+n=5)clustershavebeencalculated.ItisshownthatthebindingenergyofAu2Al3andCu2Al3islargerthanothers,whichmeansthatitismorestable.Meanwhile,theHOMO-LUMOga
4、ps,theverticalionizationsandverticalelectronaffinitiesareinvestigatedinthispaper.KeywordsXnAlm(X=Au,Ag,Cu;m+n=5)clusters;density-functionaltheory;bindingenergies;verticalionizations;verticalelectronaffinitiesii目录摘要iAbstractii第一章绪论21.1研究背景和意义21.2基本内容3第二章计算方法42.1密度泛函理论4第三章XnAlm(X=
5、Au,Ag,Cu;m+n=5)团簇的结构与稳定性研究63.1团簇的基态构型63.2团簇的结合能83.3垂直电离能、垂直电子亲和势和能隙10结论15参考文献16致谢1811XnAlm(X=Cu,Ag,Au;m+n=5)合金簇的密度泛函研究18XnAlm(X=Cu,Ag,Au;m+n=5)合金簇的密度泛函研究第一章绪论1.1研究背景和意义近年来，由于各种新型材料的研究与发现在现代工业应用中的发挥了重大作用，而团簇的生长对材料的研究有着直接的推动与促进作用，因此近年来团簇的物理和化学性质受到人们越来越多的关注。团簇的稳定结构，能量和稳定性的研究对于探讨与表面
6、有关的现象，例如表面化学反应、晶粒生长和催化剂烧结等具有现实意义。在实验方面，以化学反应为探针研究了多种金属团簇的结构特征［1,2］采用了多种计算方法，如：从头计算法、分子动力学、小核实赝势和密度泛函等，对团簇的结构和能量也进行了大量的研究。这些工作表明，应用计算机模拟方法研究贵金属团簇，尤其是掺杂贵金属团簇的结构稳定性，能够弥补实验手段的不足，有助于我们更好的了解贵金属掺杂团簇的稳定结构与各种属性，有利于进一步对各种性能新型材料的研究。混合/掺杂团簇，特别是含贵金属元素铜、银和金的合金团簇，在团簇作为基元构造新材料的应用中占有重要地位，在发光、光敏和
7、非线性光学材料等现代材料的探索和应用中起着重要的作用。从上世纪90年代以来，人们对含贵金属铜、银和金(Cu,Ag,Au)的团簇深感兴趣，在理论和实验上都做了大量的研究[3-9]。除此之外，人们对贵金属金、银和铜与IIIA族元素组成的体系也做了一些研究。如在实验上，Yamada等人[10]采用时间飞行质谱法研究了金属合金团簇MnXm(M=Cu,Ag;X=Al,In)的幻数问题；2001年，Thomas等人[11]分析了Cu-Aln-合金团簇的质量丰度谱，他们发现n=6、13、19和23是其幻数；Kumar等人[12]用采用γ和电子放射方法制得了Tl/Cu
8、合金团簇。在理论上，Rajendra等人[13]研究了Al12M和Al13M(M=Cu,Ag,
