应用相对论效应的密度泛函理论,系统研究了一系列稳定的中空类管状AunSi12(n=25,30,35,40,45,50,55,60)团簇.AunSi12可以通过在不同长度的单壁Au纳米管(5,5)的两端戴帽由二十面体Au20Si12平分的两个相同半球构建而成.计算结果显示,Si原子的掺杂使得AunSi12的结构变得更加紧密且加强了相应的类管状Au团簇的稳定性.最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)之间的能隙值在0.041 eV至0.138 eV区间,表明AunSi12具有较高的化学活性.电子结构分析显示,Si原子和Au原子之间的p-d轨道杂化在形成和维持AunSi12的类管状结构方面发挥了重要作用.Hirshfeld电荷分析显示,电荷从Au原子转移到Si原子上,AunSi12(n=25,35,45,55)的总磁矩是1μB,AunSi12(n=30,50,60)的总磁矩是2 μB,而Au40Si12是非磁性的.上述特征暗示具有磁性且中空的金基纳米管Au1nSi12可能在催化材料和微电子工业领域具有潜在的应用前景.
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