团簇的几何结构和电子性质！

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1、第%"卷第"期’$$*年"月物理学报3E90%"，XE0"，S@D@KI，’$$*($$$5#’*$O’$$*O%（"$"）O%#%%5$NSJTS.U-VWJSVWXWJS!’$$*J;8?0.;YK0VEB0"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!（!"#—$%）团簇的几何结构和电子性质!!!刘立仁雷雪玲陈杭祝恒江（新疆师范大学数理信息学院，乌鲁木齐"#$$%&）（’$$"年($月)日收到；’$$*年#月’日收到修改稿）应用密度泛函理论中的+#,-.方法计算并分析了不同生长模式下+（!!/’—

2、(%）团簇的几何结构及电子性质0同时，比较和讨论了不同生长模式下硼团簇的原子束缚能、能级间隙和第一电离势0研究表明：直线构型稳定性最低，金属性较强，尤其在!/"时能隙仅有$1$)(23，说明该团簇已具有金属特征0平面或准平面构型稳定性最高，非金属性强0立体构型的稳定性与金属性介于直线和平面构型之间0另外，还讨论了基态团簇的束缚能、能量二阶差分、能级间隙和第一电离势随团簇尺寸的变化，结果表明+(’与+(&是幻数团簇0关键词：+团簇，密度泛函理论，几何结构，电子性质!&’((：#)&$，#)&$++(’的基态结构是凸平面，+’&的基态结构为双环结［)—"］(1引言构0,8等报道了+"，+

3、N和+%的结构和稳定性，指出它们的基态构型分别是硼原子位于中心的七边以团簇为基元（C@89A8?DC9EBF）设计和组装不同形、六边锥和平面五边环结构0另外，对+，+，+)&#维度和不同尺度的纳米聚合材料在原子与分子物理和+的结构和稳定性也都有相关报道［*—((］0尽管’的基础研究及应用研究中都具有重要意义0然而，人们围绕硼团簇开展了许多研究工作，但这些研究寻找这样的基元仍是一项艰巨的工作0自从(*"%都比较分散，所研究的团簇尺寸单一或较小，高稳定［(］年GHEIE等发现高稳定性的J团簇以后，人们便)$性的硼基团簇尚没有找到0另外，硼块体属于非金试图寻找其他元素的高稳定性团簇0纵观元

4、素周期属，但随着分割的无限减小是否会出现金属特征？’(表，硼是最轻的三价主族元素，具有特殊的’K’L价出现金属特征的尺寸又是多少？据作者所知，目前’电子层结构，易于形成KL杂化，因此硼和掺硼团簇尚无对硼团簇金属性讨论的文献报道0基于以上原极可能具有类似J的稳定性，从而具有重要的应用)$因，本文利用密度泛函理论的+#,-.O)P#(QR（A，价值0L）方法对+（!!/’—(%）团簇进行系统的研究并讨［’—(%］目前，关于硼团簇及掺杂硼团簇的理论和论其金属性，以求找到稳定性较高或具有奇异性质实验研究都十分活跃，这些研究从不同的角度对硼的团簇基元，为今后设计和组装具有特殊功能的大团簇做了一

5、定的分析0实验方面，人们已经通过分分子纳米材料提供理论指导0子束外延技术和激光烧蚀技术合成了硼团簇，并通过飞行时间质谱技术研究了它的性质，预言纯硼团’1理论与计算方法［’］簇是三维结构0理论方面的报道很多，其中+E@KI7?［8#］采用从头计算方法研究了小硼团簇+（!本文基于密度泛函理论［()—("］在+#,-.［(*］!O)P/’—(&）的几何和电子结构，预言!M*时，硼团簇#(RQ（A，L）水平上对+（!!/’—(%）团簇的几何结的最终结构主要由六边锥或五边锥组成，以准平面构和电子性质进行计算0全部计算使用版本为41$(或凸起结构作为空心球或纳米管的表面部分0,7@的R7@KK8

6、7?$#程序包［’$］0计算中采用的能量收敛精等［&，%］报道了+和+的几何结构与振动性质，指出度为($P)P&(’’&70@0，最大力的收敛精度为($70@00!新疆师范大学研究生科技创新基金（批准号：’$$"(’$’）、新疆师范大学优先发展学科基金资助的课题0!通讯联系人0456789：:;<=>

7、线构型低#1.0%:;,所以!的基态结构为等边三-原子等间距的直线构型（&’(）、平面的正方形（&)(）、角形，与文献［$2］用从头算方法得到的等边三角形正四面体构型（*）,然后不做任何对称性限制进行#+构型（键长为21$%)0234，电子态为89$）相近,无偏的优化，即以任意原子间距的直线构型、任意四!)的直线构型平均键长为21$%)734，电子态边形和任意立体构型为初始构型进行优化,计算中为$$9,平面的近等边菱形结构是基态构型，能量比的原子间距都是随