1。2 钨基团簇及铜基团簇的研究进展

1。2。1 过渡金属团簇的研究

1。2。2 钨基团簇的研究

1。2。3 铜基团簇的研究

1。3 主要研究内容

本论文利用了Material Studio5。5中的Dmol3模块对钨铜团簇WnCu(n=1-7)的几何结构、稳定性和物理化学性质进行了系统的研究，主要内容如下：

一、用第一性原理优化了钨铜团簇WnCu(n=1-7)的几何结构，得到多种稳定构型，并确定其基态结构；

二、计算基态结构的稳定性，找出随着团簇的生长，其稳定性的变化规律；

三、通过研究团簇基态的磁矩和自旋密度，对钨团簇的磁性进行了全面的探索分析；

四、通过分析计算得出团簇基态的红外光谱图，研究各个原子在不同频率下的振动和红外光谱吸收情况。

第二章理论基础

2。1 量子化学

在牛顿力学、热力学、统计力学、电动力学等经典力学提出之后，类似于像黑体辐射、光电效应、原子的线状光谱与稳定性以及物体与分子的低温比热趋近于零的这些现象依然无法得到合理的解释。1900年普朗克率先提出了量子的概念，随后，爱因斯坦结合普朗克量子的概念，提出了光量子的概念。在普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论基础上，Schrödinger、Feynman、Heisenberg、Einstein、Pauli、Fermi、Bohr、Dirac……一大批大师级物理学家发展出完善的量子力学理论。量子力学的理论框架，分别由Schrödinger的波函数理论、Feynman的路径积分与Heisenberg的矩阵理论构成。

根据量子力学的基本原理和方法研究化学问题的量子化学，其计算方法是至关重要的，因为计算方法是量子化学发展的首要条件。八十年代，以密度泛函理论作为基础的DFT实验方法飞速发展起来，带动了一系列的相关研究。首先由Kohn提出了密度泛函理论，从而衍生出了LDFT(定域密度泛函近似)、B3LYP(分子轨道杂化)、GGA(广义梯度近似)和LSDA(自旋密度泛函数近似)等相关计算方法。Amsterdan的ADF就包含了密度泛函理论的计算程序，Gaussian公司九十年代也将DFT计算功能纳入自己的计算程序中。当时的国际量子化学学术会议上探讨的论文几乎有一半都是利用密度泛函理论进行研究的，可以说密度泛函理论为量子化学的研究带来了新的活力。

2。2 密度泛函理论(DFT)

研究多电子体系的过程中，引入电子密度替代波函数使得电子结构更加简单地表现，在不断地完善和检验之后，提出了密度泛函理论(Density Functional Theory，DFT)。密度泛函理论也可称作电子密度泛函理论，利用了电子密度代替多电子体系能量，解决了多电子体系的问题，也解决了体系增大的过程中计算量增大的问题。利用DFT进行计算，得出的结果较实验更加精确，花费的成本更少，避免了资源浪费。

First-Principles(第一性原理)计算是以密度泛函理论的计算为基础的计算方法。第一性原理计算涉及了电子结构、振动光谱的分析、磁性的计算等问题。虽然密度泛函理论已经有所发展，但像分子间作用力的描述，特别是范德华力以及半导体的能隙问题的解释还存在很大的进步空间。

2。2。1 局域密度近似泛函(Local Density Approximations, LDA)

密度泛函理论的近似主要与交换关联项有关，计算结果的精度也由它决定。交换相关泛函取决于局域电荷的密度，即简单近似到局域密度，与电荷密度的改变量无关。以LDA为基础，交换相关能量一般表达成下式：

衍生至自旋情况时，局域自旋密度近似（LSDA）表示为：

这里Exc是的一般函数。