含Al、Rh混合金属团簇物性的计算研究

团簇广泛存在于自然界和人类实践活动中，涉及许多过程和现象，如催化，燃烧，晶体生长，成核和凝固，相变与临界现象，溶胶，薄膜形成和溅射等。团簇中还出现一些新的物理现象，如幻数与壳层结构，固相和液相并存与转化，磁性增强和金属非金属转变等等。因此对团簇的研究将带动原子分子物理，凝聚态物理，表面物理和化学等学科的发展，并丰富大气科学，宇宙科学和生命科学等学科的内容。.由于在纳米颗粒改性、催化及磁性等方面的重要性，混合金属团簇已引起了人们的极大研究兴趣。本项目研究对象为向Al团簇和Rh团簇中掺入其它金属杂质（以3d族过渡金属为主）所形成的混合金属团簇，系统研究Al、Rh基混合金属团簇的几何结构（以基态结构为主）、电子结构、磁性等物理性质与团簇组分及尺寸的依赖关系，以及这些性质内在的相互关系，寻找具有优异性能（如高稳定性、大磁矩等）的混合金属团簇，为进一步的理论及实验研究提供理论依据和物理图像。

由于在纳米颗粒改性、催化及磁性等方面的重要性，混合金属团簇已引起了人们的极大研究兴趣。本项目研究对象为向Al 团簇和Rh 团簇中掺入其它金属杂质（以3d 族过渡金属为主）所形成的混合金属团簇，系统研究Al、Rh 基混合金属团簇的几何结构（以基态结构为主）、电子结构、磁性等物理性质与团簇组分及尺寸的依赖关系，以及这些性质内在的相互关系，为进一步的理论及实验研究提供理论依据和物理图像。.本项目主要研究内容及成果为：（1）Al、Rh金属团簇的基态几何结构。采第一性原理计算研究了中性及带电小尺寸Aln(n=2-14)团簇体系的基态性质，探讨了带电对团簇几何结构及电子结构的影响；基于Gupta势函数采用模拟淬火算法研究了中小尺寸的Al及Rh团簇的基态结构；（2）采用分子动力学方法详细研究不同尺寸Al团簇的熔化行为；（3）采用密度泛函方法详细计算研究了13原子Al、Rh基混合金属团簇Al12X(X=Sc-Zn）、Al11X2(X=Sc-Zn）、Al12X(X=Li、Na、K、Rb、Cs）及Rh12M（M=Sc-Zn，Y-Cd）的基态几何结构、电子结构及磁性；（4）采用密度泛函方法详细计算研究了不同尺寸Al、Rh基混合金属团簇Al12X（X=Sc-Zn）及RhnX（n=1-4，X=Sc-Zn、Y-Cd）对H、O、N原子的吸附；（5）采用分子动力学方法研究了15种金属团簇的熔化行为，重点讨论了类二十面体团簇的动力学稳定性，预测了相关材料的准晶化能力由强到弱的序列：(Zr, Al, Ti) > (Cu, Fe, Co, Ni. Mg, Ag) > (Pb, Au, Pd, Pt, Rh, Ir)。