二十面体Sc13, Sc13¬+1和Sc13¬-1团簇的稳

210面体Sc13, Sc13­+1和Sc13­-1团簇的稳定性

与电子结构的DFT计算

关键词：钪团簇； 密度泛函理论； 稳定性； 电子结构

The study of the stability and electronic structure of the icosahedral Sc13, Sc13­+1, and Sc13­-1 clusters

SHI Hao

School of Physical Science and Technology, Southwest University, Chongqing 400715, China

Key words: Sc clusters; density-functional theory (DFT); stability; electronic structure

1．引言

团簇是810年代后期才出现的，对于它的研究是物理和化学两大学科之间的1个新的生长点。团簇是由几10个至几百个原子组成的相对稳定的聚集体，是由原子、分子向固态转变的特殊状态。因此人们把团簇看做是介于原子，分子与宏观固体之间物质结构的新层次或新凝聚态,即介观层次,是各种物质由原子，分子向体相(bulk phase)物质转变的中间过度态,或者说代表了凝聚态物质的初始态。

在过去的210年里，团簇在理论和实验上已经有了快速的发展。团簇科学不仅在高化学活性、催化、表面、超导等方面有着广泛的前景，而且还是纳米材料、超细微粒、超晶格等高技术的科学基础。团簇的研究1开始就受到了很多科研工作者的关注并取得了许多重要的成果，C60及其衍生物就是1个典型的例子。在当前的团簇研究领域，过渡金属团簇因在表面吸附、化学催化与磁性等方面有着10分重要的应用，而成为当今团簇研究的主要领域之1。

在过渡金属团簇研究中，团簇的电子结构和磁性是两个重要问题，对它们的研究可以更好地理解簇的物理和化学特性。首先在结构方面，在现今阶段，我们可以利用多种实验手段来加强团簇的研究，其中包括利用谱学技术，化学反应技术以及各种显微技术如STM、SPM等，来认识团簇的几何构型。其次在磁性方面，各种理论方法对过渡金属团簇的研究表明，它们与块体所表现出来的磁性很不1样，它们构成的小团簇都表现出净磁矩[1]。对于过渡族元素来说只有3d周期内的铁、钴、镍3种元素在它们的