本文从第一性原理出发,利用密度泛函理论的B3PW91方法,在6-311G水平上对Mg-n,AlMgn-1(n=2～13)团簇进行了几何结构优化和频率分析,并对团簇的平均结合能,二阶能量差分,劈裂能等进行了计算.结果表明:与Mgn团簇相比,带负电Mg-n团簇的最低能量结构整体(除n=6,8,11)变化不大.Al原子的掺杂对Mgn(n=2～13)团簇的最低能量结构没有太大影响,Mgn,AlMgn-1团簇有类似的结构生长方式.带一个负电和掺杂一个Al原子均能使Mgn团簇的平均结合能增大,稳定性增强.并发现Mg-n(n=2～13)团簇在n=4,9时比较稳定,在n=11时稳定性较差,与实验结果一致;而等电子的AlMgn-1团簇在n=4,7,9时比较稳定.

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311G水平上对Al2Ben(N=1～12)团簇的各种可能构型进行几何结构优化和频率分析,得到了团簇的最低能量结构.并对Al-Be最近邻键长,平均结合能,二阶能量差分,能隙和Al原子的电子位形进行了讨论.结果表明:Al原子掺杂对纯Be团簇结构影响不大:Al-Be最近邻键长和团簇的平均结合能随N的增加表现出了不同的变化趋势;Al原子的化合价出现了由一价到三价的变化;N=7是团簇的幻数.

利用密度泛函理论的B3LYP方法在6-31G*的水平上对GanNn(n=2～5)团簇的结构进行优化,得到了GanNn(n=2～5)团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的电子性质、成键特性和极化率进行分析.结果表明,团簇的最稳定结构为平面结构,且存在着N2和N3单元,说明N-N键在团簇的形成过程中起着决定性的作用;能隙间隔为1.776～3.563 eV,表明GanNn(n=2～5)团簇已具有了半导体的性质.

基于密度泛函理论研究了BenNa(n=2～14)团簇的最低能量结构及其电子性质,具体采用的计算方法是B3LYP/6-311G(d).对于每一尺寸的团簇,我们从多个可能构型出发来寻找其最低能量结构.计算结果表明:钠原子易于附着在铍团簇的表面;Be4Na和Be9Na均具有较高的平均结合能及能隙,n=4,9是团簇的幻数;在所有的BenNa(n=2～14)团簇中,钠原子均失去电子;随着团簇尺寸n的增大,团簇内部原子间的相互作用是共价键和金属键共存.

本文从第一性原理出发,利用密度泛函理论(DFT)计算了Li2BeN(N=1～10)团簇的最低能量结构及其电子性质.计算结果表明,Li2BeN(N=1～10)团簇最低能量结构的对称性与单一成分的铍团簇相比有所下降,能量二阶有限差分随团簇尺寸的增加出现了奇偶振荡现象.从结构稳定性上来看,N=9是Li2BeN(N=1～10)团簇的一个幻数.我们同时发现了团簇中从Be到Li的电荷转移以及小的Li2BeN(N≤6)团簇中类范德瓦尔斯相互作用和共价相互作用共存的现象.

本文从第一性原理出发,利用密度泛函理论(DFT)计算了MgBeN(N=1-7)团簇的最低能量结构及其电子性质.计算结果表明,MgBeN(N=1-7)团簇最低能量结构的对称性与单一组分的铍团簇相比有所降低,Mg-Be最近邻原子间距和能隙随团簇尺寸的增加出现了振荡现象.从结构稳定性上来看,N=3是MgBeN(N=1-7)团簇的一个幻数.

采用由M．Menon等人的非正交紧束缚模型。结合遗传算法和分子动力学方法，对n=2～20的中小尺寸Si团簇的结构进行了优化，计算了束缚能Eb、平均配位数CN，团簇的裂化能E_frag，总能的二阶差分△₂E，最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)的能隙E_g，结合Mullikon集居数分析研究了电子特性，得出了随着团簇尺寸的增加，团簇的构型发生了近球形-长椭球形-近球形的转变、n=4，7，10等团簇具有较强稳定性、团簇中原子之间共价键性结合占支配地位等主要结论。所得的主要结论与已有的从头计算和实验结果相一致。