Mg6B12笼状结构：DFT理论下的电子性质与振动特性

本文主要探讨了Mg6B12团簇的笼状结构及其性质，通过密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）中的B3LYP杂化方法进行深入研究。作者陈玉红、康龙和张材荣、罗永春来自兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室以及物理系，他们利用6-31G*基组对该团簇的几何结构进行了优化。在优化过程中，他们不仅关注了Mg6B12团簇的稳定性，还对其电子结构、振动特性、极化率和超极化率进行了计算。 研究结果显示，优化后的Mg6B12团簇呈现出典型的笼状结构，这种结构对于理解其在化学反应和物理行为中的作用至关重要。在红外(IR)和拉曼光谱(Raman)方面，最强的吸收峰分别位于490.29cm-1和224.39cm-1，这些频率信息可以用来识别和表征团簇的动态特性。 通过自然键轨道(Natural Bond Orbital, NBO)分析，研究者揭示了Mg和B原子之间的键合特性。Mg原子的价电子布局显示为0.75个电子，而B原子的价电子布局则在3.48到3.64个电子之间，这表明B原子主要采用sp杂化轨道参与成键，而Mg原子则倾向于使用s轨道形成稳定的化学键。 此外，该研究还涵盖了团簇的结构稳定性，即B3LYP方法在预测笼状结构上的有效性，这对于理解金属硼簇在材料科学中的潜在应用具有重要意义。中图分类号O641表明，这篇研究属于固体物理和无机化学领域，着重于团簇的结构与性质研究。 这项工作提供了一种基于密度泛函理论的定量方法来研究Mg6B12团簇的微观结构和物理性质，为深入理解这类金属硼簇的化学行为和可能的功能提供了重要的理论基础。在未来的研究中，这一发现可能激发进一步探索Mg6B12团簇作为催化剂、传感器或新型材料的可能性。