mg4b10团簇笼状结构的密度泛函理论研究

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1、http://www.paper.edu.cn∗Mg4B10团簇笼状结构的密度泛函理论研究**1,2212陈玉红康龙张材荣罗永春1（兰州理工大学物理系，兰州7300502兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州730050）摘要：用密度泛函理论（DFT）中的杂化密度泛函B3LYP方法，在6-31G*水平上对Mg4B10团簇的笼状结构进行了几何结构优化，并在同一水平上计算了其电子结构、振动特性及极化率和超极化率。计算结果表明：优化后的Mg4B10团簇为-1-1笼状结构；最强的IR和Raman谱峰分别位于200.23cm，1008.20c

2、m。用自然键轨道（NBO）方法分析了成键性质，Mg原子的价电子布局数为0.75e，B原子的价电子布局数在3.26-3.50e之间；Mg4B10团簇笼状结构中B原子主要是sp杂化轨道参与成键，Mg原子主要是s轨道参与成键。关键词：Mg4B10团簇，密度泛函理论，结构与性质中图分类号：O641DensityFunctionalTheoryStudyonThecageStructureofMg4B10Clusters1,2212ChenYuhongKangLongZhangCairongLuoYongchun12（DepartmentofPhysics,Lan

3、zhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,P.R.China；StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNon-ferrousMetalMaterials,LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050,P.R.China）Abstract:ThehybriddensityfunctionalB3LYPhasbeenusedwithbasisset6-31G*tostudyontheequilibriumgeometry,electronicstruc

4、ture,vibrationalproperties,polarizabilityandhyperpolarizabilityofcagestructureofMg4B10cluster.Theoptimizedstructureiscagestructure.TheprimaryIRandRamanvibrationlocatedat200.23-1-1cm,1008.20cmrespectively.Thebondpropertiesoftheclusterwasanalyzedbyusingnaturalbondorbitalmethod(NBO)

5、,NaturalPopulationofValenceofMgatomis0.75eandofBatomis3.26-3.50e;sphybridizedorbitmakechieflybondofBatominMg4B10clusterandSorbitmakebondofMgatominit.Keywords:Mg4B10Clusters,Densityfunctionaltheory,StructureandProperties.团簇的性质既不同于块体材料，又不同于其组成单体，具有明显的尺寸依赖性。团簇结构与性质的研究对于理解物质从微观到宏观的过渡

6、具有重要作用，由于其特殊的物理化学性质，团簇研究已引起物理、化学和材料等领域的广泛兴趣。2001年1月，东京AoyamaGakum大学的JunAkimitsu教授宣布了MgB2的高温[1]超导电性，并在著名的学术刊物《自然》杂志上报道了这一发现。MgB2具有简单化学组成和晶格结构，而超导转变温度Tc达到39K，MgB2一时引起物理界普遍的关注和兴趣，并成为超导研究新的热点。几年以来，世界各国的研究人员使用各种现代化的研究手段，对MgB2超导体的物理性质进行了实验和理论研究[2-18]。但对MgB2团簇的研究很少，仅有文献[11]分别运用QCISD/6-3

7、11G*和CCSD(T)/cc-pVTZ两种方法对∗基金项目：国家自然科学基金（10547007）和甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室开放基金（SKL05008）**通讯联系人：陈玉红，e-mail:chenyh@lut.cn，电话：13919116537，地址：兰州理工大学理学院7300501http://www.paper.edu.cnMgB2分子的稳定结构和振动特性进行了研究；文献[18]运用密度泛函理论的B3LYP/6-31G*方法对MgmBn(m=1,2;n=1-4)团簇的结构与性质进行了研究。本文用密度泛函理论的B3LYP/6-31G

8、*方法对Mg4B10团簇的笼状结构与性质进行了探讨。1研究方法[1]MgB2的晶