V2Si_(n)^(–/0)(n=8~17)团簇几何结构、稳定性及特性分析OA北大核心CSTPCD

随着硅团簇研究的深入,过渡金属原子掺杂硅团簇的研究得到广泛关注。基于密度泛函理论,系统分析了钒原子掺杂硅团簇的几何结构、稳定性及特性。首先,基于粒子群优化算法的卡里普索结构预测程序,对V_(2)Si_(n)^(-/0)(n=8~17)团簇的基态和亚稳态结构进行了系统搜索。B3LYP/6-311+G(d)水平下优化发现,基态结构中2个钒原子的掺杂引起了原硅团簇结构的重构;随着掺杂体系尺寸增大,2个钒原子(形成V-V键)逐渐被硅笼包裹。其次,以此结构为基础,通过分析平均键能、二阶能量差分和HOMO-LUMO能隙,研究了体系的稳定性。结果表明,V_(2)Si_(12)^(-/0)团簇在各自体系中具有相对高的稳定性。此外,磁性分析发现,闭壳层V_(2)Si_(n)(n=8~17)体系的总自旋磁矩均为零,开壳层V_(2)Si_(n)^(-)(n=8~17)体系分别拥有1μB的总磁矩。分析极化率发现,V_(2)Si_(8)^(-/0)拥有最大的平均极化率,具有强的非线性光学效应。拟合得到的光电子能谱、红外和拉曼光谱为进一步的实验研究提供了理论支持。热力学特性分析表明,研究体系在热力学上是稳定的。随着温度升高,定容热容和标准熵逐渐增大;随着压强增大,标准熵逐渐减小。