小尺寸MgO团簇结构与电子性质的第一性原理研究

Ｍｇ Ｏ是地 幔 中最 主 要 的 候 选 矿 之 一 ， 因此 ， 引起
在选 取 团簇初 始 构型 时 ， 仅参 考 了文献 ［ ，］ 不 ８ ９ 中
的所 有 构 型 ， 且 还 参 考 了 Ｃ Ｓ 的 构 型 和 而 ｄ［
Ｍｇ １ Ｏ［ 的构 型． 算 过 程 中 ， 用 Ｄ Ｌ 计 采 Ｍｏ ３软 件
过 物理 或 化 学 作 用 结 合 而 成 的 相 对 稳 定 的聚 集
体． 由于团簇 的结构 和性 质 的研 究 对 于理 解 物 质 从 微 观到宏 观 的过 度 有 着 重 要 的作 用 ， 此 团簇 因 的稳定 构 型和 电子结 构 随其尺 寸变 化而 变化 的规 律 是 团簇 物 理 学 研 究 的重 要 课 题 之 一［ ． 于 １ 由 ｑ］
第 ２ ６卷 第 ２期 ２１ Ｏ ２年 ３月
甘 肃 联 合 大 学 学报 （ 自然科 学 版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＧａ ｓ ａ ｈ ｉｅｓｔ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ｓ ｏ ｒ ａ ｎ ｕＬｉｎ ｅＵｎｖ ｒｉｙ（ ｔ ｒｌＳ ｉｎ ｅ ） ｏ
Ｖｏ ＿ ６ Ｎｏ ２ ｌ２ ．
构， 结果 表 明 ， ３ ６ ９ １ 、 ５ １ ｚ 一 、 、 、 ２ １ 、 ８时 ， Ｍｇ （ Ｏ）
２ 结果 及 讨 论
２ 几 何结构 ． １
团簇 的结构 最 稳 定 ； ｈ Ｚ ｕ等 利 用 第 一 性 原 理 的 ］ 能 带 理 论 ， 究 了 Ｍｇ 的 电子 结 构 和 相 对 稳 定 研 Ｏ 性 ， 志雄 等［ 利 用 第 一 性 原 理 对 Ｍｇ 的 光 学 陈 ７ Ｏ 性 质 进 行 了研 究． 管 对 Ｍｇ 团 簇 进 行 了大 量 尽 Ｏ 的理 论 研 究 ， 是 到 目 前 为 止 还 很 少 见 到 用 但 Ｄ Ｌ 程 序对 该 团簇 的基 态 结 构 和 电 子性 质 进 Ｍｏ ３ 行计 算 的． 基于 此 ， 文 利用第 一性 原理 方法 中的 本 广 义 梯度 近似 对小 尺 寸 Ｍｇ 团簇 结 构 与 电子 性 Ｏ 质 进 行 研究 ， 以便 对 Ｍｇ 团簇 的微 观 结 构 有 更 Ｏ
收 稿 日期 ：０ ｉｉ 一 ３ ２ １ － ｉ２ ．
通过 结构 优化 得 到 （ Ｏ） （ Ｍｇ ≤８ 团 簇 的 基 ）
态结 构 和一些 亚稳 态结 构 ， 如图 １所示 ， 色代 表 黑
Ｍｇ原子 ， 灰色 的代 表 Ｏ原 子 ， 照结 构 的稳 定性 按
团簇 的基 态结 构 和电子 性质对 于 理解其 块 体材料
的物 理 和化学 性 质 有着 非 常 重 要 的作 用． 人们 利 用 多 种方 法对 Ｍｇ 的电子 结 构 和性 质 进 行 了研 Ｏ 究． ａｖ ［ 利 用 浮 动 电荷 模 型 计 算 了 （ Ｏ） Ｃ ｌｏＦ ５ Ｍｇ （ ≤ ３ ）团簇 的最 稳 定 结 构 ， 算 结 果 说 明 ， ０ 计 ≤ ３ Ｏ时 密堆 结构较 环状 结 构更 稳 定 ． 素 玲【 等 采 张 ６ ］ 用 遗传算 法 研 究 了 （ Ｏ） Ｍｇ 团簇 （ 一２ ０ ～２ ）结
包 中 密 度 泛 函 理 论 （ Ｆ 下 的 广 义 梯 度 近 似 Ｄ Ｔ） （ ＧＧＡ） 全 部 构 型 进 行 结 构优 化 和 电 子 性 质 计 对
算． Ｇ 在 ＧＡ 算 法 中 ， 择 Ｐ ｒｅ 等［ 选 ｅｄ ｗ ｉ 羽提 出 的
地球 物理 学家们 的广泛 关注［ ． Ｏ 和 它 的三元 ４ Ｍｇ ］ 合 金 是很 好 的介 质材 料 ， 表现 出的 力 学 和 辐射 电 阻都 很高 ， 因此 日益 引 起 人 们 的重 视． 究 Ｍｇ 研 Ｏ
簇 的基 态 结 构 、 高 占据 轨 道 （ ＯＭＯ） 最 Ｈ 和最 低 未 占据 轨 道 （ ＵＭＯ） 能 隙 、 合 能 和 二 阶 能 量 差 分 进 行 了 计 Ｌ 的 结 算 ． 果 表明， 结 ＝３和 ６是 团 簇 的 幻 数 ． （ （） （ Ｏ） 团 簇 的 稳 定 结 构 。 即 Ｍｇ） 和 Ｍｇ 是
Ｍ ａ ． ０１ ｒ２ ２
文 章 编 号 ：１７ —９ Ｘ（０ ２ ０—０ ００ ６ ２６ １ ２ １ ）２０ ５ —３

小尺 寸 Ｍｇ 团簇 结 构 与 电子 性 质 的 第 一性 原 理研 究 Ｏ
孔德 国， 张红 关 ， 芸 莎 胡
（ 里 木 大 学 机 械 电气 化 工 程 学 院 ， 疆 阿 拉 尔 ８ ３ ０ ） 塔 新 ４ ３ ０ 摘 要 ： 用 密度 泛 函 理论 （ Ｆ 的第 一 性 原 理方 法 ， 广 义 梯 度 近 似 （ ＧＡ） 。 小 尺 寸 （ Ｏ） ８ 团 采 Ｄ Ｔ） 在 Ｇ 下 对 Ｍｇ （≤ ）
关 键 词 ：Ｍｇ ） （ Ｏ 团 簇 ； 隙 ； 阶 能 量 差 分 能 二
中 图 分 类 号 ： ６ Ｏ５ １ 文献 标 识 码 ： Ａ
０ 引 言
团簇是 由几 个 或 几 百个 原子 、 子 或分 子 通 离
深入的了解・
１ 计 算 方 法
为了寻 找 到 （ Ｏ） Ｍｇ 团簇 的最 低 能 量 结 构 ， 对 每个 尺寸 的 团簇 考 虑 了 大量 的可 能初 始结 构 ．
Ｐ Ｅ广义梯 度 近似 法． 有 的计 算均 采 用 带 极 化 Ｂ 所
的双 数值原 子基 组 （ ＮＰ 进 行 全 电子 计 算 ， Ｄ ） 自洽 过 程 以体 系的 能量 和 电荷 密度 分布是 否 收敛 为依 据， 精度 分 别优 于 １ 一ａ ｕ 和 １ ～ａ ｕ ， 移 的 ０ ．． ０ ． ．位 收敛 精 度 优 于 ５ １ ～ｎ 在 拖 尾 效 应 参 数 为 × ０ ｍ， ０ ０ ５． ． ． ０ ａ Ｕ 时对 （ Ｏ） ｎ ８ 团簇 的 所 有 几 何 Ｍｇ （ ≤ ） 构型 进行 优化 、 能量 和性 质计算 ．