CALYPSO的AunCs(n=5-8)的电子结构及特征的理论研究(2)

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本工作中，我们利用CALYPSO软件，对Aun和AunCs(n=5-8)的几何结构进行模拟预测。CALYPSO方法是一种基于粒子群优化算法的晶体结构预测程序，是吉林大学马琰铭教授课题组开发的拥有自主知识产权的程序和方法 [8-10]。对于团簇结构的预测，该课题组最新发展了相应的模块。对于程序相应的电子结构和能量求解部分，由Gaussian程序完成。需要注意的是，由于金原子的电子排布为5d106s1，对于Cs原子的电子排布5p66s1，最外层都拥有一个单电子。对于Au6Cs和Au8Cs部分，采用了开壳层的计算，自旋多重度为2（根据2s+1）。因此我们采取两组方式讨论和分析金簇掺杂Cs的团簇结构和电子特征。对于Au7簇，人们在处理该类体系时，有采取中性簇处理和离子型。根据密度泛函理论可知，不同价态的相同体系在能量上有差异，对于开壳层体系，其基态能量需要相关效应的修正及零点能校正，特别是很多研究基于团簇原子的结合能判断稳定性。当然本工作是以总能为基础的，同时也考虑了+1价态的团簇基态结构。

3 结果与讨论

3.1 几何结构

先分析团簇的几何结构特征，这里为研究比较，我们也对比研究了金簇的几何结构。如图1所示为预测得到能量最低结构示意，这里所有获得的结构都经过频率计算分析，验证相应的几何结构无虚频，为理论上能量最小点。在结构预测和分析中，我们采取了非限制对称性，以获得结构上能量最小点。对于Aun(n=5-8)，我们利用CALYPSO方法得到的结果和其他工作的结果一致，对于奇数的金原子簇，采取中性价态开壳层方式。从结构上可以知道，根据我们的方法，对于金簇，来.自/751·论|文-网·www.751com.cn/ 当原子数高于7个原子时，团簇以三维结构呈现。当引入Cs原子时，如图1所示，Au5Cs和Au6Cs与相应的纯金簇结构有较大的不同，尽管仍都保持了平面结构特征。对于Au7Cs和Au8Cs，由笼状结构变为半球形特征。人们在研究金团簇和铜团簇发现，金团簇形成笼形，而铜团簇笼中心有一个铜原子占据。我们也研究了Au9Cs和Au10Cs的结构（结构为在文中展示），发现随着金原子数增加，逐渐形成以铯原子为中心的笼形结构。故而推断，随着金团簇的增大，会形成以铯原子为中心的笼形结构。