镍团簇的几何结构与电子性质研究

"镍团簇的结构与电子性质 (2009年) - 西华大学学报(自然科学版), Vol.28, No.2, 2009年3月 - 许生林, 魏成富, 曹江, 黄燕, 郭建军" 这篇论文主要探讨了小尺寸镍团簇（Nin，n=2-6）的结构和电子性质，使用了相对论有效原子实势（RECP）近似以及Gaussian98程序和密度泛函理论（DFT）中的B3LYP/LANL2DZ方法进行计算。这些计算技术被用来优化纯镍团簇的各种几何构型，并确定其基态结构、垂直电离势和电子亲和能。 研究结果显示： 1. Ni2分子的基态电子构型为3Iu，这意味着在这个分子中，镍原子之间通过共享电子形成一个稳定的结构。 2. Ni3团簇的基态结构呈现等腰三角形排列，其电子态为3B2。这种结构表明三个镍原子间的电子云分布是不均匀的，呈现出特定的对称性。 3. Ni4团簇受到Jahn-Teller效应的影响，其基态结构呈现C2v对称性的蝶形结构，电子态为A2。Jahn-Teller效应是一种由于电子对称性的破坏导致的几何畸变现象。 4. Ni5和Ni6团簇的基态结构也显示出C2v对称性，分别为梯形和三角形结构，对应的基电子态分别为A1和B2。这表明随着团簇大小的增加，其几何结构和电子态会变得更加复杂。 此外，论文还计算了这些团簇的能级分布，特别是最高占据分子轨道（HOMO）与最低未占据分子轨道（LUMO）之间的能级间隙（HLG）。这个能级间隙是衡量团簇化学活性的重要参数，因为它与反应性和稳定性直接相关。较大的HLG值通常意味着团簇更稳定，更不易参与化学反应。 通过对这些数据的分析，作者们能够深入理解镍团簇的化学行为和可能的反应趋势。这些研究成果对于理解和设计基于镍的纳米材料及其在催化、磁性和电子器件等领域的潜在应用具有重要意义。 关键词：镍团簇，密度泛函方法，有效原子实势，几何结构，电子性质 中图分类号：0562（物理学），0562.4（固体物理学） 文献标识码：A 这项工作展示了理论计算在纳米材料研究中的应用，特别是在预测和解释金属团簇的结构和电子性质方面。通过这样的研究，可以为实验研究提供指导，并促进新材料的发现和设计。