团簇M₂B₂₀^-（M=Li,Na,K）几何结构和特性的第一性原理研究

摘要

结合卡利普索结构预测程序和密度泛函理论的第一性原理计算，详细研究了M₂（M=Li,Na,K）掺杂B^-₂₀团簇体系的几何结构、电子、热力学和光谱特性.结构分析表明，碱金属原子的掺杂完全改变了原B^-₂₀团簇几何结构.Li₂B^-₂₀和Na₂B^-₂₀团簇的全局极小结构拥有相似几何构型，结构由一个管（两个B₉环包含两个B）和管异侧的两个M原子构成.K₂B^-₂₀团簇的全局极小结构为高对称性的管状结构，掺杂的两个K原子分居两个B₁₀环构成管的两侧.基于上述全局极小结构，分析了体系的电子特性（电荷转移和磁性）和热力学特性（定容热容和标准熵）.最后，基于Multiwfn程序，拟合出了体系的光电子能谱、红外和拉曼光谱.本文工作为M₂B^-₂₀（M=Li,Na,K）团簇的实验和理论研究提供了指导和帮助.

关键词

M₂B₂₀^-团簇 / 卡利普索 / 几何结构 / 特性

基金资助

国家自然科学基金(11904328,12104416); 河南省大学生创新创业训练计划项目(S202312949011); 郑州师范学院本科教学改革研究项目(JXGG-20773)