V2Si_(n)^(–/0)(n=8~17)团簇几何结构、稳定性及特性分析

作     者：李成刚 申梓刚 崔颍琦 田浩 丁艳丽 任保增 LI Chenggang;SHEN Zigang;CUI Yingqi;TIAN Hao;DING Yanli;REN Baozeng

作者机构：郑州师范学院物理与电子工程学院郑州450044 郑州大学化工与能源学院郑州450001 

出 版 物：《重庆大学学报》 (Journal of Chongqing University)

年 卷 期：2024年第47卷第5期

页      面：122-132页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11904328,12104416) 郑州师范学院青年骨干教师培养计划(QNGG-211361) 郑州师范学院本科教学改革研究项目(JXGG-20773) 郑州师范学院优秀基层教学组织建设项目(物理与电子工程学院物理学教研室)资助 

主　　题：卡里普索 几何结构 稳定性 

摘      要：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。