Si-,4-O-,4-、n-pentane及Sr-,2-YRuO-,6-的第一性原理研究.pdf

1、第一性原理(從頭算方法)是量子力學(xué)的基本計算方法，大量用于物質(zhì)或團(tuán)簇(cluster)的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、導(dǎo)電性及光譜的理論研究，同時這些性質(zhì)在量子化學(xué)中是研究內(nèi)涵十分豐富的學(xué)科分支，對材料使用和新材料的研究應(yīng)用方面占據(jù)著核心的位置。目前大型、高速電子計算機(jī)的應(yīng)用，使得此理論研究的優(yōu)越性越來越突出。理論研究也能很好地對實驗進(jìn)行驗證、解釋、補(bǔ)充甚至預(yù)言的作用。因此本文首先采用密度泛函方法研究了一氧化硅四聚體(Si4O4)和高壓下正戊烷的結(jié)構(gòu)、

2、振動頻率和光譜，得到Si4O4的兩種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；也對實驗中，正戊烷高壓下相變點的大小進(jìn)行了驗證。與此同時，本文還用第一性原理方法對Sr2YRuO6有序雙鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)和能帶進(jìn)行計算。在此基礎(chǔ)上分析了該材料有序性存在的原因及Mott絕緣體特性。本論文主要包括以下四個部分： 1、運用Gaussian03軟件，通過量子化學(xué)HF，B3LYP和MP2方法，選用6-311G*基組對立方狀、平面環(huán)狀和折疊環(huán)狀一氧化硅四聚體(Si4O4)的幾何構(gòu)型

3、、穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)和振動頻率等性質(zhì)進(jìn)行研究，部分結(jié)果與實驗吻合，振動也與群論方法分析結(jié)果一致。研究表明：平面環(huán)狀結(jié)構(gòu)不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Si4O4存在Td群對稱性的立方狀和D2d群對稱性的折疊環(huán)狀兩種結(jié)構(gòu)，折疊環(huán)狀結(jié)構(gòu)能量更低，更穩(wěn)定；兩種結(jié)構(gòu)均有微弱共價鍵，是絕緣體。 2、本文在壓強(qiáng)為0到17GPa，范圍內(nèi)對正戊烷分子的結(jié)構(gòu)、頻率和光譜進(jìn)行理論研究，得到在各個壓強(qiáng)下正戊烷分子結(jié)構(gòu)，頻率以及紅外和拉曼光譜。結(jié)構(gòu)變化與實驗吻合，但發(fā)現(xiàn)1

4、2.3GPa左右變化出現(xiàn)奇異。紅外和拉曼光譜圖中與實驗結(jié)果較吻合，預(yù)言的相變壓強(qiáng)點與實驗也基本一致，說明這方面理論研究有一定的意義。理論上對幾個特殊頻率拉曼位移和頻率比值加以分析，與實驗吻合較好，對驗證和預(yù)測相變也能提供一些依據(jù)。最后還得到正戊烷加壓時，單偏轉(zhuǎn)振動模式會先向全貫穿模式轉(zhuǎn)換，12.3GPa后又會占據(jù)主導(dǎo)地位。這和實驗上保持一致，是解釋譜分裂及固固相變原因的重要依據(jù)。 3、運用第一性原理方法對雙鈣鈦礦Sr2YRuO6各種可能