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MB80/-(M=Li、Na、Rb、Cs)团簇的几何结构和电子特性的研究

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本文结合CALYPS O软件和密度泛函理论,详细研究了 MB80/-(M=Li、Na、Rb、Cs)团簇的几何结构和成键特性。结构分析结果表明,MB80/-团簇的基态结构都具有相似的几何构型,均为七棱锥状结构,并且随着掺杂原子的原子序数的增加,其M-B键的键长呈增加的趋势。通过稳定性分析,我们发现LiB8-团簇的最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道之间的能隙(HOMO-LOMO能隙)以及结合能(Eb)最大,因此这个团簇是体系中相对稳定的结构。电荷转移分析表明,掺杂的碱金属原子在所研究体系中充当着电子供体的角色。最后,成键分析的结果显示,LiB8-团簇的稳定性来源于B原子的2p轨道以及Li原子的2s和2p轨道在HOMO和LUMO的高贡献;适应性自然密度划分分析显示,B和Li原子都参与了成键,这同样有利于LiB8-1团簇的高稳定性的形成。希望我们的工作能为进一步研究碱金属掺杂硼团簇提供指导和帮助。
Study of the geometric structures and electronic properties of MB80/-1(M=Li,Na,Rb,Cs)clusters
This work studied the geometric structures and bonding characteristics of MB80/-(M=Li,Na,Rb,Cs)clusters by employing the CALYPSO software combined with DFT.The structural analysis results show that the ground state structures of MB80/-clusters all have similar geometric configurations with the hexagonal pyramid structures,and the bond lengths of their M-B bonds tend to increase with the increase of the atomic number of doped atoms.Through stability analysis,we found that the energy gap between the highest occupied molecular orbital and the lowest unoccupied molecular orbital(HOMO-LUMO energy gap)and average binding energy(Eb)of LiB8-cluster are the largest,so this cluster is a relatively stable structure in the system.Charge transfer analysis shows that the doped alkali metal atoms act as electron donors in the studied system.Finally,the results of bonding analysis show that the stability of LiB8-1 cluster comes from the 2p orbitals of B atoms and the high contributions of 2s and 2p orbitals of Li atoms at HOMO and LUMO;AdNDP analysis shows that both B and Li atoms are participated into the bonding,which is also conducive to the formation of high stability of LiB8-clus-ters.We hope that our work can provide guidance for further research on alkali metal doped boron clusters.

CALYPSODFTDoped boron clusterStability

李媛媛、胡燕飞、袁玉全、董晓林

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四川轻化工大学 物理与电子工程学院,自贡 643000

成都理工大学 数理学院,成都 610059

CALYPSO 第一性原理 掺杂硼团簇 稳定性分析

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2024

原子与分子物理学报
四川大学,四川省物理学会,中国物理学会原子与分子物理专业委员会

原子与分子物理学报

北大核心
影响因子:0.296
ISSN:1000-0364
年,卷(期):2024.41(5)
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