三维硼基纳米转子B7Mg2M（M=Li,Na,K）的理论研究

doi:10.13451/j.sxu.ns.2025087

山西大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 48 ›› Issue (05) : 1017 -1024. DOI: 10.13451/j.sxu.ns.2025087

三维硼基纳米转子B₇Mg₂M（M=Li,Na,K）的理论研究

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摘要

基于第一性原理计算方法，在PBE0/6-311+G（d）等级系统性研究了B₇Mg₂M（M=Li, Na, K）三元硼基纳米团簇。计算结果显示，B₇Mg₂M团簇全局极小结构是由Mg₂单元、B₇轮和M原子耦合形成的三维层状结构，Mg₂单元在B₇轮上方自由旋转，在耦合簇单、双和微扰三激发方法(Coupled Cluster Singles Doubles Perturbative Triples,CCSD（T）)水平下转动能垒为0.53 kcal·mol^-1，是一个新的三维立体硼纳米转子。B₇Mg₂M（M=Li, Na, K）团簇可以描述为[Mg₂]²⁺[B₇]^3-[M]⁺电荷转移复合物，[Mg₂]²⁺-[B₇]^3--[M]⁺之间主要存在的是静电作用。成键分析表明体系具有6σ/6π双重芳香性，等化学屏蔽表面分析进一步验证了这一特性。其中，6σ/6π离域电子促使Mg₂单元能在B₇分子轮上方实现超低阻旋转，400 K下的分子动力学模拟验证了这一结构流变特性，该研究为三维立体硼基纳米转子的设计提供了理论依据。