WnNim(n+m=8)团簇结构与电子性质的理论研究

张秀荣; 李扬; 杨星

doi:10.7498/aps.60.103601

摘要

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在Lanl2dz基组水平上对WnNim(n+m=8)团簇的各种可能构型进行了几何参数全优化,得到了它们的基态构型;并对基态构型的平均结合能、Wiberg键级(WBI)、磁学性质、NBO进行了分析,结果表明:团簇随着W原子数的增多,稳定性增强,n5时,结构中都含有纯钨团簇的结构基元;WW键级高于WNi键和NiNi键;W5Ni3,W6Ni2团簇发生了磁矩猝灭的现象;在W,Ni原子内部,轨道电荷发生了转移,产生了轨道杂化现象,W,Ni原子之间也发生了电荷转移形成了较强的化学键.

关键词:

Abstract

The possible equilibrium geometries of WnNim(n+m=8) clusters are optimized by using the density functional theory at the B3LYP/LANL2DZ level. For the ground state structures, the average binding energy, the wiberg bond index(WBI), the magnetism and the natural bond orbital(NBO) method are analyzed. The calculated results show that with the increase of the W atom number, the cluster becomes more stable. The strength in WBI is in the following order: W-WW-NiNi-Ni. When n5, the WnNim(n+m=8) clusters include the basic structure of Wn cluster. The magnetic moments of WnNim(n+m=8) clusters are quenched at n=5 and 6.Inside W and Ni atoms, the hybrid phenomenon happens, owing to the charge transfer. And the charge transfer also occurs between W and Ni atoms, thereby forming a strong chemical bond between W and Ni.

Keywords:

作者及机构信息

1.
江苏科技大学数理学院,镇江 212003;

2.
江苏科技大学材料科学与工程学院,镇江 212003

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51072072) 资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Mathematics and Physics, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China;

2.
School of Materials Science and Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China

参考文献

[1]	Feng C J, Xue Y H, Zhang X Y, Zhang X C 2009 Chin. Phys. B 18 1436
[2]
[3]	Zhao L X, Feng X J, Cao T T, Liang X, Luo Y H 2009 Chin. Phys. B 18 2709
[4]
[5]	Bennett L H, Cuthill J R, McAlister A J 1974 Science 184 563
[6]	David L, Price, Bernard R C 1989 Phys. Rev. B 39 4945
[7]
[8]	Haglund J, Guillermet A F 1993 Phys. Rev. B 48 11685
[9]
[10]
[11]	Jingguang G C 1996 Chem. Rev. 96 1477
[12]
[13]	Suetin D V, Shein I R, Ivankii A L 2008 Phys.Stat.Sol.(b) 245 1590
[14]	Lu Z H, Cao J X 2008 Chin. Phys. B 17 3336
[15]
[16]	Li X B, Wang H Y, Luo J S, Guo Y D, Wu W D, Tang Y J 2009 Chin. Phys. B 18 3414
[17]
[18]	Young T H,Chuang W Y 2002 Journal of Membrane Science 210 34923
[19]
[20]	Thomas O C, Zheng W J, Kit B H 2001 Journal of Chemical Physics 114 5514
[21]
[22]
[23]	Shane M S, Adam W S, Michael D M 2002 J. Chem. Phys. 116 993
[24]
[25]	David R, Ekram H. 2008 J. Chem. Phys. 129 114304
[26]
[27]	Shu X,Wu Y C, Shi C W, Li G H, Zhang L D 2006 Nonferrous Metals 58 31(in Chinese)[舒霞、吴玉程、史成武、李广海、张立德 2006 有色金属 58 31]
[28]
[29]	Xu Y, Wang X L, Zeng Z 2009 Acta Phys. Sin.58 S73 (in Chinese) [徐勇、王贤龙、曾雉 2009 物理学报 58 S73]
[30]	Lin Q B, Li R Q, Wen Y H, Zhu Z Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 181 (in Chinese) [林秋宝、李仁全、文玉华、朱梓忠 2008 物理学报 57 181] 〖17] Zhang X R, Ding X L, Yang J L 2005 Journal of Molecular Structure: Theochem 757 113
[31]
[32]
[33]	Zhang X R, Ding X L, Fu Q, Yang J L 2008 Journal of Molecular Structure: Theochem 867 17
[34]
[35]	Sun H Q, Ren Y, Wang G H 2001 Chinese Journal of Atomic and Molecular Physics 18 387(in Chinese) [孙厚谦、任云、王光厚 2001 原子与分子物理学报 18 387]
[36]
[37]
[38]	Luo C L, Zhou Y H, Zhang Y 2000 Acta Phys. Sin.49 53 (in Chinese) [罗成林、周延怀、张益 2000 物理学报 49 53]
[39]	Zhang X R, Gao C H, Wu L Q, Tang H S 2010 Acta Phys. Sin. 59 248 (in Chinese) [张秀荣、高从花、吴礼清、唐会帅 2010 物理学报 59 248]
[40]
[41]
[42]	Weidele H, Kreisle D, Recknagel E 1995 Chem. Phys. Lett. 237 425
[43]
[44]	Birtwistle D.T, Herzenberg A 1971 J. Phys. B 4 53
[45]	Yao J G, Wang X W, Wang Y X, Jing Q, Luo Y H 2008 Acta Phys. Sin. 57 4166 (in Chinese) [姚建刚、王献伟、王渊旭、井群、罗有华 2008 物理学报 57 4166]
[46]
[47]	Li R Q, Zhuang Q Y, Wen Y H, Zhu Z Z 2009 Chinese Journal of Atomic and Molecular Physics 26 495 (in Chinese) [李仁全、庄琼云、文玉华、朱梓忠 2009 原子与分子物理学报 26 494]
[48]
[49]	Bai Y, Ding D J 2008 MS Dissertation (Jilin: Jilin university) (in Chinese) [白云、丁大军 2008 硕士学位论文 (吉林:吉林大学)]
[50]
[51]	Zhang X R, Cui Y N, Hong L L 2009 Comput. Theor. Nanosci. 06 640

施引文献

[1]	Feng C J, Xue Y H, Zhang X Y, Zhang X C 2009 Chin. Phys. B 18 1436
[2]
[3]	Zhao L X, Feng X J, Cao T T, Liang X, Luo Y H 2009 Chin. Phys. B 18 2709
[4]
[5]	Bennett L H, Cuthill J R, McAlister A J 1974 Science 184 563
[6]	David L, Price, Bernard R C 1989 Phys. Rev. B 39 4945
[7]
[8]	Haglund J, Guillermet A F 1993 Phys. Rev. B 48 11685
[9]
[10]
[11]	Jingguang G C 1996 Chem. Rev. 96 1477
[12]
[13]	Suetin D V, Shein I R, Ivankii A L 2008 Phys.Stat.Sol.(b) 245 1590
[14]	Lu Z H, Cao J X 2008 Chin. Phys. B 17 3336
[15]
[16]	Li X B, Wang H Y, Luo J S, Guo Y D, Wu W D, Tang Y J 2009 Chin. Phys. B 18 3414
[17]
[18]	Young T H,Chuang W Y 2002 Journal of Membrane Science 210 34923
[19]
[20]	Thomas O C, Zheng W J, Kit B H 2001 Journal of Chemical Physics 114 5514
[21]
[22]
[23]	Shane M S, Adam W S, Michael D M 2002 J. Chem. Phys. 116 993
[24]
[25]	David R, Ekram H. 2008 J. Chem. Phys. 129 114304
[26]
[27]	Shu X,Wu Y C, Shi C W, Li G H, Zhang L D 2006 Nonferrous Metals 58 31(in Chinese)[舒霞、吴玉程、史成武、李广海、张立德 2006 有色金属 58 31]
[28]
[29]	Xu Y, Wang X L, Zeng Z 2009 Acta Phys. Sin.58 S73 (in Chinese) [徐勇、王贤龙、曾雉 2009 物理学报 58 S73]
[30]	Lin Q B, Li R Q, Wen Y H, Zhu Z Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 181 (in Chinese) [林秋宝、李仁全、文玉华、朱梓忠 2008 物理学报 57 181] 〖17] Zhang X R, Ding X L, Yang J L 2005 Journal of Molecular Structure: Theochem 757 113
[31]
[32]
[33]	Zhang X R, Ding X L, Fu Q, Yang J L 2008 Journal of Molecular Structure: Theochem 867 17
[34]
[35]	Sun H Q, Ren Y, Wang G H 2001 Chinese Journal of Atomic and Molecular Physics 18 387(in Chinese) [孙厚谦、任云、王光厚 2001 原子与分子物理学报 18 387]
[36]
[37]
[38]	Luo C L, Zhou Y H, Zhang Y 2000 Acta Phys. Sin.49 53 (in Chinese) [罗成林、周延怀、张益 2000 物理学报 49 53]
[39]	Zhang X R, Gao C H, Wu L Q, Tang H S 2010 Acta Phys. Sin. 59 248 (in Chinese) [张秀荣、高从花、吴礼清、唐会帅 2010 物理学报 59 248]
[40]
[41]
[42]	Weidele H, Kreisle D, Recknagel E 1995 Chem. Phys. Lett. 237 425
[43]
[44]	Birtwistle D.T, Herzenberg A 1971 J. Phys. B 4 53
[45]	Yao J G, Wang X W, Wang Y X, Jing Q, Luo Y H 2008 Acta Phys. Sin. 57 4166 (in Chinese) [姚建刚、王献伟、王渊旭、井群、罗有华 2008 物理学报 57 4166]
[46]
[47]	Li R Q, Zhuang Q Y, Wen Y H, Zhu Z Z 2009 Chinese Journal of Atomic and Molecular Physics 26 495 (in Chinese) [李仁全、庄琼云、文玉华、朱梓忠 2009 原子与分子物理学报 26 494]
[48]
[49]	Bai Y, Ding D J 2008 MS Dissertation (Jilin: Jilin university) (in Chinese) [白云、丁大军 2008 硕士学位论文 (吉林:吉林大学)]
[50]
[51]	Zhang X R, Cui Y N, Hong L L 2009 Comput. Theor. Nanosci. 06 640

[1]	罗强, 杨恒, 郭平, 赵建飞. N型甲烷水合物结构和电子性质的密度泛函理论计算. 物理学报, 2019, 68(16): 169101. doi: 10.7498/aps.68.20182230
[2]	曹青松, 邓开明. X@C20F20(X=He,Ne,Ar,Kr)几何结构和电子结构的理论研究. 物理学报, 2016, 65(5): 056102. doi: 10.7498/aps.65.056102
[3]	李鑫, 张梁, 羊梦诗, 储修祥, 徐灿, 陈亮, 王悦悦. 低聚壳聚糖几何结构和物理化学属性的理论研究. 物理学报, 2014, 63(7): 076102. doi: 10.7498/aps.63.076102
[4]	阮文, 余晓光, 谢安东, 伍冬兰, 罗文浪. BnY(n=1–11)团簇的结构和电子性质. 物理学报, 2014, 63(24): 243101. doi: 10.7498/aps.63.243101
[5]	唐春梅, 郭微, 朱卫华, 刘明熠, 张爱梅, 巩江峰, 王辉. 内掺过渡金属非典型富勒烯M@C22(M=Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni) 几何结构、电子结构、稳定性和磁性的密度泛函研究. 物理学报, 2012, 61(2): 026101. doi: 10.7498/aps.61.026101
[6]	阮文, 谢安东, 余晓光, 伍冬兰. NaBn(n=19)团簇的几何结构和电子性质. 物理学报, 2012, 61(4): 043102. doi: 10.7498/aps.61.043102
[7]	张秀荣, 吴礼清, 康张李, 唐会帅. OsnN0,±(n=1—6)团簇几何结构与稳定性的理论研究. 物理学报, 2011, 60(5): 053601. doi: 10.7498/aps.60.053601
[8]	葛桂贤, 闫红霞, 井群, 张建军. 密度泛函理论对AunSc3(n=1—7)团簇结构和性质的研究. 物理学报, 2011, 60(3): 033101. doi: 10.7498/aps.60.033101
[9]	葛桂贤, 井群, 曹海宾, 杨增强, 唐光辉, 闫红霞. 密度泛函理论研究Run和RunAu(n=112)团簇的结构和电子性质. 物理学报, 2011, 60(10): 103102. doi: 10.7498/aps.60.103102
[10]	金蓉, 谌晓洪. 密度泛函理论对ZrnPd团簇结构和性质的研究. 物理学报, 2010, 59(10): 6955-6962. doi: 10.7498/aps.59.6955
[11]	高虹, 朱卫华, 唐春梅, 耿芳芳, 姚长达, 徐云玲, 邓开明. 内掺氮富勒烯N2@C60的几何结构和电子性质的密度泛函计算研究. 物理学报, 2010, 59(3): 1707-1711. doi: 10.7498/aps.59.1707
[12]	曹青松, 邓开明, 陈宣, 唐春梅, 黄德财. MC20F20（M=Li，Na，Be和Mg）几何结构和电子性质的密度泛函计算研究. 物理学报, 2009, 58(3): 1863-1869. doi: 10.7498/aps.58.1863
[13]	唐春梅, 朱卫华, 邓开明. 内掺过渡金属富勒烯衍生物Ni@C20H20几何结构、成键和电磁性质的密度泛函计算研究. 物理学报, 2009, 58(7): 4567-4572. doi: 10.7498/aps.58.4567
[14]	刘立仁, 雷雪玲, 陈杭, 祝恒江. Bn(n=2—15)团簇的几何结构和电子性质. 物理学报, 2009, 58(8): 5355-5361. doi: 10.7498/aps.58.5355
[15]	李喜波, 王红艳, 罗江山, 吴卫东, 唐永建. 密度泛函理论研究ScnO(n=1—9)团簇的结构、稳定性与电子性质. 物理学报, 2009, 58(9): 6134-6140. doi: 10.7498/aps.58.6134
[16]	李喜波, 罗江山, 郭云东, 吴卫东, 王红艳, 唐永建. 密度泛函理论研究Scn，Yn和Lan(n=2—10)团簇的稳定性、电子性质和磁性. 物理学报, 2008, 57(8): 4857-4865. doi: 10.7498/aps.57.4857
[17]	葛桂贤, 罗有华. 密度泛函理论研究MgnOn(n=2—8)团簇的结构和电子性质. 物理学报, 2008, 57(8): 4851-4856. doi: 10.7498/aps.57.4851
[18]	王清林, 葛桂贤, 赵文杰, 雷雪玲, 闫玉丽, 杨致, 罗有华. 密度泛函理论对CoBen(n=1—12)团簇结构和性质的研究. 物理学报, 2007, 56(6): 3219-3226. doi: 10.7498/aps.56.3219
[19]	陈宣, 卢功利, 唐春梅, 邓开明, 谭伟石. M2Sn17(M=Ni，Mn)及其阴离子的几何结构、电子结构和磁性的计算研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5216-5220. doi: 10.7498/aps.56.5216
[20]	陈玉红, 张材荣, 马军. MgmBn(m=1,2;n=1—4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究. 物理学报, 2006, 55(1): 171-178. doi: 10.7498/aps.55.171

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