Mg3B_n0/-（n=1～8）团簇几何结构、稳定性和特性研究

李成刚; 赵海涛; 田浩; 滕达; 申梓刚

doi:10.13543/j.bhxbzr.2025.03.006

北京化工大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (03) : 55 -64. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2025.03.006

Mg₃B_n^0/-（n=1～8）团簇几何结构、稳定性和特性研究

李成刚, 赵海涛, 田浩, 滕达, 申梓刚

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摘要

基于卡利普索结构预测程序和密度泛函理论，系统地研究了Mg₃B_n^0/-（n=1～8）团簇的几何结构、稳定性和特性。首先，基于CCSD（T）/aug-cc-pvdz//B3LYP/6-311+G（d）下单点能的计算，Mg₃B₃^-和Mg₃B₄^-团簇全局极小结构具有平面二维结构，其他团簇均呈现三维结构。当n=3、6、8时，中性和阴性团簇分别具有相同的对称性结构。其次，基于平均键能、二阶能量差分和HOMO-LUMO能隙分析，Mg₃B₆和Mg₃B₇^-团簇在各自体系中具有相对高的稳定性。电荷和键级分析表明，电荷由镁原子向硼原子转移，B-B之间作用均为共价键，硼原子的加入削弱了镁原子之间的作用力。基于Multiwfn软件，拟合出了体系的光电子能谱、红外和拉曼光谱。最后，通过对Mg₃B₆和Mg₃B₇^-团簇的热力学特性分析发现，随着温度升高，定容热容和标准熵随之增大，温度和两者之间分别存在近似二次函数关系。