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原子团簇(AtomicClusters),简称微团簇(Microclusters)或团簇(Clusters),是20世纪80年代才发展起来的新的化学物种,它在催化科学、表面科学、纳米科学与技术、基于团簇制造特殊功能新材料等领域具有广泛的应用前景。本文采用量子化学从头算方法中的Hartree-Fock方法(HF)、Moller-Plesset二阶微扰论(MP2)、偶合簇方法(CCSD(T))和密度泛函(DFT)理论等方法以及相对论和非相对论的赝势(RelativisticandNonrelativisticpseudopotentials),应用Gaussian98程序,对含重金属铜、银和金的混合/掺杂团簇(Mixed/DopedClusters)系列(M2X)n(M=Cu,Ag,Au;X=S,Se,Te,Po;n=1,2,3)进行了系统地理论研究,并预言了实验上还未确定的混合/掺杂碲化物团簇和钋化物团簇的稳定存在。
首先,利用分子体系对称性原理以及构造分子可能电子状态的群论方法,确定了重金属混合/掺杂团簇单聚物(Monomer)M2X(M=Cu,Ag,Au;X=S,Se,Te,Po)的基态构型、基电子状态和离解极限,并应用Gaussian98程序优化计算了它们的几何结构参数、力常量和谐性频率等。
在此基础上,进一步对实验上还未确定的混合/掺杂碲化物团簇(M2Te)n(Cu,Ag,Au;n=1,2,3)和钋化物团簇M2Po(M=Cu,Ag,Au)进行了详细的从头算(Abinitio)研究。研究的重点是重金属原子d10-d10闭壳层之间弱相互作用及其对团簇几何构型、稳定性和生长等的影响。
其次,采用HF和MP2方法,进一步对碲化物团簇二聚物(Dimoer)和三聚物(Trimoer)(M2Te)n(M=Cu,Ag,Au;n=2,3)进行了详细的研究,确定了二聚物和三聚物的各稳定构型、各异构体的几何结构以及电子相关效应和相对论效应对它们的影响。从而对碲化物团簇的稳定结构和生长机制等有了一定的了解。
研究结果表明,混合/掺杂碲化物团簇和钋化物团簇是稳定存在的新颖团簇物种,希望能够被人工合成。