VB18-团簇几何结构及电子特性研究

作者：李成刚; 申梓刚^*; 田浩; 崔颍琦; 张洁; 任保增; 袁玉全

来源：分子科学学报：中英文版, 2022, 38(04): 321-327.

DOI：10.13563/j.cnki.jmolsci.2021.01.009

• 密度泛函理论
• 几何结构
• 电子特性
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基于密度泛函理论和卡里普索(CALYPSO)结构预测方法，在PBE0/6-311+G(d)水平下研究了VB18-团簇的几何结构和电子特性.首先，采用全局优化的CALYPSO结构预测方法，预测了VB18-团簇的基态和亚稳态结构.结果发现，VB18-团簇的基态结构由1个管(1个V原子被2个B8环包裹)和位于管上方的B2单元构成.对比最高占据轨道-最低空轨道(HOMO-LUMO)能隙可知，在B18-中掺杂V原子增强了团簇的稳定性.利用Bader电荷分析、Hirshfeld及自然电子组态分析电荷可得，原子间电荷从V原子向B原子转移.原子的内部轨道上，V和B原子之间存在强烈的spd轨道杂化.适应性自然密度划分分析表明，σ键和π键增强了整个团簇的稳定性.Wiberg和Laplace键级分析发现，下环B8中两相邻B—B之间键的强度最强，V—B之间键的强度最弱.最后，利用Multiwfn程序拟合团簇的光电子能谱、红外和拉曼光谱，并分析了VB18-团簇红外和拉曼谱的主要特征峰的归属.B18-团簇实验和理论的光电子能谱的高度吻合，再次证明本文所采用泛函和基组的合理性.希望我们的工作为钒掺杂硼基纳米材料的实验和理论研究提供参考.

• 单位
  郑州大学; 四川轻化工大学; 电子工程学院; 郑州师范学院