Aln+(n=2~13)团簇分裂机制的计算研究

"本文主要探讨了Aln+(n=2～13)团簇的分裂机理，通过线性同步转变(LST)和二次同步转变(QST)方法研究了其在双分模式下的分解过程，并分析了分裂路径和机制。实验结果显示，这类团簇最倾向于以释放电中性或带电Al原子的方式吸热分解，而形成原子数相差较小的两个较大团簇所需的裂解能量最大。因此，Aln+(n=2～13)团簇的典型裂解路径是Aln+→Al+Aln-1+或Aln+→Al++Aln-1。关键词包括Aln+团簇、分裂机理、密度泛函理论和线性同步转变方法。" 这篇论文详细探讨了铝原子团簇Aln+(n=2～13)的分解行为，其中n表示团簇中的铝原子数目。研究基于实验观察到Aln+m+团簇主要通过离解出单个Al原子或带电Al原子的方式进行分解。为了深入理解这一现象，作者采用了两种量子化学计算方法——线性同步转变(LST)和二次同步转变(QST)。这些方法在理论上能够模拟分子结构的变化，帮助研究者预测和分析化学反应的路径和能量需求。 LST和QST是量子力学中用于计算势能面的重要工具，它们可以帮助确定分子在不同几何构型之间的最可能转换路径，从而揭示化学反应的机理。在这项研究中，这两种方法被用来考察Aln+m+团簇在双分模式下的不同分裂过程，即团簇如何分裂成两个较小的部分。 论文指出，对于Aln+(n=2～13)团簇，最有利的分解路径是产生一个电中性或带电的Al原子，这个过程吸收的热量（分裂吸收热-HR-P）最少，且所需的激活能（分裂激活能-ER-T）也最小。相比之下，如果团簇分裂成原子数相差较小的两个较大团簇，需要消耗更多的能量，这表明这种分裂方式在能量上是不经济的。 因此，作者提出了Aln+(n=2～13)团簇主要的两个裂解途径：一是形成一个Aln-1+团簇和一个自由的Al原子（Aln+→Al+Aln-1+），二是形成一个Al+离子和一个更大的Aln-1团簇（Aln+→Al++Aln-1）。这两种途径均反映了团簇倾向于通过最小化能量损失来达到稳定状态。 此外，论文还涉及了密度泛函理论(DFT)，这是一种强大的量子化学计算方法，能够有效地处理电子相互作用并预测物质的性质。DFT在此类研究中被用来精确地计算团簇的能态结构，进而支持LST和QST方法的计算结果。 这篇论文通过理论计算揭示了Aln+(n=2～13)团簇的分裂路径和机制，为理解和控制这类团簇的化学行为提供了重要信息，对于材料科学和工程技术领域，特别是在铝团簇的合成、性质研究以及潜在应用方面具有重要意义。