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利用Gupta势结合遗传算法研究Co-Cu混合团簇的结构演化及基态能量

作　者: 鄂箫亮
导　师: 段海明
学　校: 新疆大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: Co-Cu Gupta势遗传算法基态结构
分类号: O469
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 21次
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内容摘要

团簇是由几个到几千甚至几万、几十万个原子组成的聚集体,其独特的物理、化学特性越来越受人们的青睐。团簇的几何结构直接决定着团簇的物理、化学性质,影响着纳米材料的应用与发展。对微电子器件和催化剂来说,金属团簇的结构特性对其性能的影响有着举足轻重的作用,所以近几十年来人们对金属团簇的结构和能量特性进行了大量的实验和理论研究。过渡金属钴和铜对催化剂的性能有重要影响,受到研究者的广泛关注。然而对于它们混合团簇的研究却很少,对其单质团簇都具有稳定的二十面体结构的Co55、Cu55的混合团簇的研究还是一个空白。本文采用半经验的Gupta势结合遗传算法对ConCu55-n (n=0～55)混合团簇的基态结构和能量进行了研究,所得结果可以为以后的实验以及更大数目混合团簇的研究提供一定的参考。通过计算,我们得到如下主要结论:1. ConCu55-n (n=0～55)混合团簇的基态结构均是在Co55、Cu55单质团簇的麦凯二十面体(Ih)结构基础之上发生的畸变。2. ConCu55-n (n=0～55)混合团簇的基态结构中两种原子之间的质心间距随Co原子数的增多呈波浪式出现,总体来说两种原子分离较多。3.Co-Cu混合团簇的基态结构主要是由能量最大的Co-Co键数决定的:基态结构应该最大化Co-Co键数,同时也要考虑键能次之的Co-Cu键的数目,而且尽可能使这些键的平均键长最短;这些因素之间必须协调统一才能使整个团簇的能量最低。因此,从Cu55单质团簇开始,在ConCu55-n (n=0～55)混合团簇中Co原子应该从中心到表面,从棱到顶点,依次、连续替换相应位置上的Cu原子。4.在这众多的混合团簇中Co13Cu42具有最稳定的结构,13个Co原子占据内部呈二十面体壳层结构,整个混合团簇完全处于分离状态。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
引言  7-10
第一章团簇简介  10-14
  1.1 团簇的概念及研究意义  10-11
  1.2 团簇的基本性质  11-12
    1.2.1 团簇的幻数和壳层结构  11
    1.2.2 团簇的相变  11-12
  1.3 团簇研究的理论方法  12-14
    1.3.1 第一性原理方法  12-13
    1.3.2 非第一性原理方法  13-14
第二章势模型和计算方法  14-24
  2.1 原子间作用势函数  14-17
    2.1.1 对势  14-15
    2.1.2 多体势  15-17
  2.2 最速下降法  17
  2.3 遗传算法  17-24
    2.3.1 基本原理  18
    2.3.2 主要步骤  18-20
    2.3.3 混合团簇的与单质团簇遗传算法的差异  20-23
    2.3.4 结果验证  23-24
第三章利用GUPTA 势结合遗传算法研究钴铜混合团簇的结构演化及基态能量  24-42
  3.1 引言  24-25
  3.2 势模型和计算方法  25-26
    3.2.1 势函数  25-26
    3.2.2 遗传算法  26
  3.3 结果、分析和讨论  26-41
    3.3.1 几何结构  26-39
    3.3.2 能量及稳定性  39-41
  3.4 结论  41-42
结论  42-44
参考文献  44-49
发表文章目录  49-50
致谢  50

利用Gupta势结合遗传算法研究Co-Cu混合团簇的结构演化及基态能量

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