基于QM/MM的团簇结构预测及性质分析

摘要

团簇广泛存在于自然界和人类实践活动中，团簇科学正在发展成为一门介于原子分子物理和固体物理之间的新型学科。团簇研究的基本问题是弄清团簇如何由原子、分子逐步演化而成，以及随着这种演化，团簇的结构和性质将会发生什么样的变化。
　　 文中，我们选择了Au20和BeO分子做为研究对象，针对不同体系运用了不同的理论计算方法，对(Au20)N和(BeO）N团簇结构和性质进行了细致深入的研究。
　　 主要研究内容如下:
　　 1、(Au20)N(N=2-40)团簇的结构预测及其成长规律研究
　　 采用Basin-Hopping算法结合MCLJ势得到(Au20)N团簇的全局最优结构，其中，(Au20)5是一个闭壳的五元环结构，(Au20)20是一个空心的笼状结构，(Au20)35为一个共轭的连体笼状结构。(Au20)N团簇的成长规律和其他分子和原子团簇的不一样。Au20-Au20的取向效应比C60-C60的取向效应严重的多。
　　 2、(BeO)N(N=2-12，16，20和24)团簇的几何结构和电子结构研究
　　 运用遗传算法和DFT相结合的方法，获得了一系列(BeO)N在不同尺寸下的异构体。全局最优结构的成长规律为:单元环(N=2-5)，双重环（N=6和7），笼状(N≥8)。核独立化学位移判据证明大多数异构体具有芳香性。AdNDP分析表明C6、(BN)3和(BeO)3单元环的成键方式类似，C24和(BeO)12富勒烯的成键方式类似，只是电子离域程度不一样。BeO团簇的成长规律既不同于共价的BN团簇，也不同于离子的LiF和MgO团簇。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 团簇概述

1．1．1 团簇的概念

1．1．2 团簇的分类

1．1．3 团簇的性质

1．1．4 团簇的研究意义

1．2 本文的立题依据和选题意义

参考文献

第二章 理论基础和计算方法

2．1 理论方法

2．1．1 密度泛函理论

2．1．2 几种常见的势函数

2．2 全局优化方法

2．2．1 遗传算法

2．2．2 Basin-hoping算法

2．3 计算软件Gaussian 09软件包简介

参考文献

第三章 (Au20)N(N=2-40)团簇的结构预测及其成长规律研究

3．1 引言

3．2 理论与计算方法

2．1 势函数

2．2 全局优化方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 全局最优结构

3．3．2 成长规律

3．3．3 讨论

3．4 小结

参考文献

第四章 (BeO)N(N=2-12，16，20和24)团簇的几何结构和电子结构研究

4．1 引言

4．2 计算细节

4．2．1 全局优化方法

4．2．2 Benchmark测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 结构

4．2．2 结合能与稳定性

4．2．3 芳香性

4．2．4 成键方式

4．2．5 讨论

4．4 小结

参考文献

第五章 全文总结

致谢

附录