在元素周期表中硼與碳相鄰,前者是典型的缺電子元素。硼元素具有原子半徑小、電離能高、配位數(shù)大等特點,這決定了硼團簇有著獨特的幾何結構、化學成鍵及分子動力學性質。近20余年來,科研工作者通過大量實驗和理論研究確定在較寬的尺寸范圍內硼納米團簇傾向于形成平面或準平面結構。平面和準平面硼團簇為設計新穎硼基納米機器奠定了堅實基礎。本論文在密度泛函（density functional theroy,DFT）和耦合簇（CCSD（T））理論水平下研究了拉長硼團簇B^-₁₁,B₁₁和B⁺₁₅的幾何結構、化學成鍵及動力學結構流變性質,首次提出“亞納米坦克履帶”概念。以摻雜硼團簇B₁₀C和B₁₀Ca為模型,深入闡釋了硼團簇納米機器的動力學結構流變機理,并由此分別實現(xiàn)對B^-₁₁亞納米坦克履帶的制動調控和非流變B₁₀團簇的驅動調控。提出共價鍵體系分子內轉動能壘的半定量描述方法。在B₈

【文章頁數(shù)】：175 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    1.1 平面硼團簇
    1.2 全硼富勒烯(硼球烯)
    1.3 硼墨烯
    1.4 硼團簇Wankel馬達
    1.5 論文課題的選擇、目的和內容
第二章 理論基礎和研究方法
    2.1 薛定諤方程
    2.2 密度泛函理論
    2.3 從頭算方法
    2.4 本論文相關的主要程序及研究方法
        2.4.1 全局極小結構搜索
        2.4.2 分子動力學模擬
        2.4.3 適配性自然密度分割
        2.4.4 光電子能譜
            2.4.4.1 光電子能譜原理
            2.4.4.2 電子剝離能
            2.4.4.3 光電子能譜實驗裝置
第三章 硼基亞納米坦克履帶：B_(11)~–和B_(11)團簇
    3.1 引言
    3.2 研究方法
    3.3 結果與討論
        3.3.1 振動頻率和BOMD模擬
        3.3.2 零級近似化學成鍵模型
        3.3.3 三中心“島狀”σ鍵模型
        3.3.4 結構演化過程
        3.3.5 電子云演化過程
    3.4 本章小結
第四章 硼基“雙引擎”亞納米坦克履帶：B_(15)~+團簇
    4.1 引言
    4.2 研究方法
    4.3 結果與討論
        4.3.1 振動頻率和BOMD模擬
        4.3.2 三重電子離域成鍵模型
        4.3.3 ELFs和AdNDP分析
        4.3.4 結構與離域電子演化過程
        4.3.5 雙引擎驅動坦克履帶？
        4.3.6 供選擇的近似“島狀”σ鍵AdNDP方案
    4.4 本章小結
第五章 亞納米坦克履帶的制動與能壘調控：模型B_(10)C體系
    5.1 引言
    5.2 研究方法
    5.3 結果與討論
        5.3.1 B_(10_C團簇的GM和LM結構
        5.3.2 振動頻率和BOMD模擬
        5.3.3 結構演化過程
        5.3.4 亞納米坦克履帶轉動機理討論
        5.3.5 轉動能壘的半定量描述
    5.4 本章小結
第六章 最小拉長硼團簇轉動能壘調控研究：B_(10)Ca復合團簇
    6.1 引言
    6.2 研究方法
    6.3 結果與討論
        6.3.1 B_(10)Ca團簇的GM結構
        6.3.2 振動頻率和BOMD模擬
        6.3.3 結構演化過程
        6.3.4 化學成鍵
        6.3.5 轉動能壘的定量分析
    6.4 本章小結
第七章 硼納米“指南針”：Mg_2B8復合團簇
    7.1 引言
    7.2 研究方法
    7.3 結果與討論
        7.3.1 Mg_2B_8團簇的GM結構
        7.3.2 “指南針”與“車輪式”結構的競爭
        7.3.3 振動頻率和BOMD模擬
        7.3.4 結構演化過程
        7.3.5 化學成鍵
    7.4 本章小結
第八章 硼納米“傘”及其動力學流變性質：Li_4B_7~?復合團簇
    8.1 引言
    8.2 研究方法
    8.3 結果與討論
        8.3.1 Li_4B_7~?團簇的GM結構
        8.3.2 振動頻率和BOMD模擬
        8.3.3 結構演化過程
        8.3.4 化學成鍵
        8.3.5 光電子能譜模擬
    8.4 本章小結
第九章 尺寸最小硼球烯B_(28)~?和B_(28)理論和實驗研究
    9.1 引言
    9.2 實驗與理論方法
        9.2.1 實驗方法
        9.2.2 理論方法
    9.3 實驗與理論結果
        9.3.1 實驗結果
        9.3.2 理論結果
        9.3.3 實驗與理論結果對比
    9.4 結果討論
        9.4.1 B_(28)~?團簇全局極小結構的化學成鍵
        9.4.2 B_(28)~?和B_(28)“海貝”籠狀結構的化學成鍵
        9.4.3 “海貝”B_(28)籠狀結構：最小的硼球烯？
    9.5 本章小結
第十章 總結與展望
    10.1 本論文主要結論
    10.2 工作展望
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
縮寫詞
致謝
個人簡況



本文編號：3671636