郝爱琴,薛海波

1.山西师范大学分析测试中心，山西 临汾 0410002.山西师范大学化学与材料科学学院,山西 临汾 041000

1 计算方法

所有团簇的结构优化都采用VASP软件包,基于密度泛函理论(DFT)方法完成.体系的交换相关能采用自旋极化的广义梯度近似(GGA)的Perdew Burke Ernzerhof(PBE)泛函来描述.价层电子采用平面波基组来描述,平面波函数截止能设为600 eV.电子-离子实相互作用采用缀加平面波(PAW)方法描述.对于B原子,2s和2p电子被视为价层电子,对于Ni原子,3d和3s电子被视为价层电子.Ni2Bn团簇被放置在一个15 Å×15 Å×15 Å的立方体超晶胞中,两个相邻团簇之间的相互作用可以忽略不计.结构优化时,没有对称性限制.k点网格的大小设置为1×1×1.结构优化时,力的收敛标准为0.01 eV/Å,且总能量的变化小于10-5eV.频率计算以确保得到的团簇在处在势能面上的极小值点,同时获得了零点振动能(ZPE).

为了确定Ni2Bn(n=1～10)团簇的最稳定结构,我们充分考虑了各种可能的初始构型:包括线型、平面型和三维立体型结构.对于小团簇(n≤5),除了独立设计团簇结构以外,我们还将之前计算的稳定纯Bn+2簇中的B原子替换为Ni原子,或者将Ni原子放在稳定的纯Bn簇中从而考虑各种可能存在的合理的初始结构.对于n≥6的Ni2Bn团簇,我们利用CALYPSO结构搜索软件基于粒子群优化(PSO)算法进行了全局搜索,以保证我们找到能量最低的Ni2Bn团簇.

2 结果与讨论

2.1 几何结构

采用如上所述的团簇构建方法及结构优化方法,我们得到了Ni2Bn(n=1～10)团簇的最稳定结构,如图1所示.图1中我们还列出了相应团簇的次……