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阴离子金锗团簇及组装体（n = 1–20）的电子结构与稳定性：密度泛函理论模拟研究

DOI：10.1007/s11224-018-1239-5 期刊：Structural Chemistry 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 本研究采用密度泛函理论（DFT）模型，探究了阳离子金掺杂锗团簇AuGen（n=1至20）及其组装体的电子结构与稳定性。计算结果表明：热力学参数（平均结合能、嵌入能、解离能等）与不同Ge 4s/4p轨道和Au 5d轨道的杂化百分比存在良好关联——该杂化效应主导了阴离子团簇AuGe7、AuGe10、Au(Ge7)2、Au(Ge9)2及Au(Ge10)2的稳定化。其他热力学与化学参数也与纳米团簇的实测热力学稳定性相符。在较小尺寸范围（n<11）内，金原子始终吸附于纯锗团簇表面或顶点；当n≥11时开始出现内嵌掺杂。组装体中，金原子在Au(Ge7)2、Au(Ge9)2和Au(Ge10)2团簇中起桥接原子作用。通过壳层填充模型的幻数理论与混合(π-σ)芳香性规则，阐明了AuGe7、AuGe10、Au(Ge7)2、Au(Ge9)2及Au(Ge10)2的稳定性。根据AuGe12团簇的对称性与结构特征（可比拟巢式团簇），其稳定性采用Wade-Mingos规则解释。计算所得垂直脱附能(VDE)、绝热脱附能(ADE)、HOMO-LUMO能隙及垂直电离势(VIP)与实验值高度吻合。红外与拉曼频率显示，这些团簇的振动特性可产生远红外电磁辐射，具有医学应用价值。
作者： Debashis Bandyopadhyay
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

采用密度泛函理论（DFT）模型研究阳离子金掺杂锗团簇AuGen（n=1至20）及其组装体的电子结构和稳定性。

研究成果

该研究确定了稳定的阳离子型AuGe7、AuGe10、AuGe12团簇，以及具有较大轨道能隙、高原子离解能和强碎裂与结合能的组装团簇AuGe14、AuGe18和AuGe20。这些团簇的稳定性可通过壳层填充模型、混合(π-σ)芳香性规则及Wade-Mingos规则解释。其振动特性表明这些团簇在医疗用远红外辐射产生方面具有潜在应用价值。

研究不足

该研究是理论性的，依赖于计算建模，可能无法完全捕捉所有实验条件或相互作用?；谙钟泄嬖虻奈榷ㄐ越馐涂赡懿⒉蛔苁乔逦蚱毡槭视?。

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