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摘要团簇研究领域内，汞团簇是一个相对比较新兴的研究内容。本文基于密度泛函理论，使用计算机模拟技术，研究汞团簇的结构与性质随团簇大小、电荷、受激态及等条件的变化规律，计算方法为使用Becke三参数杂化交换泛函和Lee-Yang-Parr(LYP)非局域相关泛函的方法来解Kohn–Sham方程。结论是：n值较小的情况下，无论是电中性，还是正电性和负电性的汞团簇，其基态构型均为平面结构或者简单的立体结构; n值较大时，正电性和负电性的汞团簇基态构型多为简单的立体结构，电中性的汞团簇基态构型则出现较为复杂的空间立体结构。阳离子和阴离子汞团簇的电子结构的稳定性相近，电中性汞团簇的电子结构最不稳定，Hg6的电子结构在其团簇中最稳定。33555
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毕业论文关键词：汞团簇 结构 稳定性
Abstract Mercury cluster is one of hot topics in cluster science since the Hg-Hg bond is somewhat covalent. We used computer simulation technology to study the geometrical and electronic structures of the Hgn±m (n = 3 ~ 7; m = 0, 1) clusters by using the density functional theory calculations at the B3LYP level. The conclusions are:
When n value is small, the structures of the clusters are either flat or simple three-dimensional no matter the clusters are electrically neutral, positive or negative. When n value is larger, most positive and negative clusters are simple three-dimensional structure, however, the neutral ones demonstrate complex geometries in three-dimension.
The stabilities of the cation and anion mercury clusters are similar. But the neutral mercury clusters are unstable with Hg6 being the most stable.
Key words: mercury clusters; structure; stability; density function theory
目 次
摘 要 I
Abstraction II
目 次 III
1 绪论 1
1.1 选题的科学意义 1
1.2 选题的背景 2
1.3 国内外研究概况 2
2 计算方法 3
2.1 密度泛函理论 3
2.1.1 波恩-奥本海默近似 3
2.1.2 单电子近似理论 3
2.1.3 Hohenberg-Kohn定理 4
2.1.4 Kohn-Sham方程 4
2.2 基组 5
2.2.1 劈裂价键基组 5
2.2.2 极化基组 5
2.2.3 弥散基组 5
2.2.4 赝势基组 5
3 汞团簇的结构和性质 5
3.1 前言 5
3.2计算方法 6
3.3 结果与讨论 7
3.3.1 稳定几何结构 7
3.3.2 相对稳定性 11
3.3.3电子结构 14
3.4 结论 16
1 绪论
1.1选题的科学意义
原子和分子的团簇状态简称为团簇，是一定数目的原子，分子的非刚性聚集体，其尺寸在原子、分子与宏观层面的固态物质之间。团簇的大小大约在0.1 nm 到100 nm 之间，随着原子数变化其物理和化学性质也发生改变。团簇的性质不同于原子和分子，也不同于宏观物质，故其性质需要专门的手段进行研究。因此，团簇被人们看成是各种物质由原子、分子向大块物质转变的过渡状态，因此团簇的研究可以在凝聚态物质性质的研究中起到很大的作用。特殊的结构使团簇有很多特殊的性质： 作为近年研究领域的一个热点，它除了可以帮助人们理解纳米材料以及纳米聚合材料的原型外，还展现出一些不同于原子和宏观物质的有趣性质。而且在团簇物理中存在一个明显的目的，就是弄清楚在什么时候以及什么条件下，团簇的某些性质已经开始向块体转变，这样可以更好的理解和掌握块体的行为。正是因为这些原因，在过去二三十年，关于团簇的实验和理论研究显著增多。不论所含原子多少，原子团簇都具有且随尺度和带电性演变的独特的磁学、电学和化学行为，团簇相对与普通宏观性质物质的差异性来自于结构上的不同，其结构是由局域化学键决定的，普通宏观物质是由长化学键决定的。[1,2]
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