李世雄 陳德良張正平隆正文

1)(貴州師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院,貴陽550018)

2)(貴州大學(xué)大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院,貴陽550025)

3)(貴州大學(xué)物理學(xué)院,貴陽550025)

(2020年5月19日收到;2020年6月29日收到修改稿)

1 引 言

富勒烯C60、碳納米管、石墨烯[1?3]的發(fā)現(xiàn)促使碳納米材料成為一個(gè)充滿活力的科學(xué)領(lǐng)域,硼作為碳的近鄰,也得到大量研究者的重視.然而與碳原子不同,由于硼原子的缺電子特征(3個(gè)價(jià)電子),能形成多中心化學(xué)鍵,進(jìn)一步導(dǎo)致大量不同尋常的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)[4?9].實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),對于陰離子純硼團(tuán)簇小于38個(gè)原子的陰離子純硼團(tuán)簇具有平面或準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)[10,11],其中準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)為硼烯的實(shí)驗(yàn)合成提供了可行性[12].硼團(tuán)簇具有獨(dú)特的離域π電子特征導(dǎo)致了硼團(tuán)簇穩(wěn)定的平面或準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu).對于中性純硼團(tuán)簇Bn,理論研究發(fā)現(xiàn),不同大小的硼團(tuán)簇具有平面、準(zhǔn)平面、管狀、籠型或其它三維結(jié)構(gòu)[4,8,13?15].2014年,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)第一個(gè)籠型全硼團(tuán)簇稱為硼球烯[16].硼球烯的發(fā)現(xiàn)成為硼團(tuán)簇的一個(gè)突破,并得到進(jìn)一步的研究[17?25],硼納米團(tuán)簇的研究有望促進(jìn)新型硼基納米材料的出現(xiàn).摻雜硼團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)也得到了大量研究者的關(guān)注,在硼團(tuán)簇中摻入金屬、非金屬原子,能夠產(chǎn)生一些新結(jié)構(gòu)或新性質(zhì)[19,21?23,26?29].如B12團(tuán)簇具有準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)[6],而實(shí)驗(yàn)和理論研究發(fā)現(xiàn),摻入Co,Rh等金屬原子后,具有半三明治結(jié)構(gòu)[26].實(shí)驗(yàn)和理論研究發(fā)現(xiàn)具有準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)[10],然而摻入Li原子的具有雙環(huán)管狀結(jié)構(gòu)[27].此外,Li,Na和K摻雜的硼球烯B40有望成為非線性光學(xué)納米材料[22],Li,Sc和Ti摻雜的硼球烯B40有望成為儲氫材料[19,21,23]、金屬摻雜的硼團(tuán)簇(M=Co,Rh)能夠增強(qiáng)化學(xué)活性[29]、Co摻雜的硼球烯B40有望形成分子器件[28].因此,研究摻雜硼團(tuán)簇對于硼團(tuán)簇新結(jié)構(gòu)、新特性的研究以及硼納米新材料的制備具有重要的理論指導(dǎo)意義.本文首先使用結(jié)構(gòu)搜索軟件(CALYPSO)[30]搜索(n=10—15)團(tuán)簇的大量結(jié)構(gòu),然后采用PBE0/def2-TZVP方法[31,32]得到了的基態(tài)構(gòu)型與電子結(jié)構(gòu),最后分析了紅外光譜和紫外可見光譜特性.

2 計(jì)算方法

基于密度泛函理論結(jié)合結(jié)構(gòu)搜索軟件(CALYPSO)對中性和陰離子的摻Be硼團(tuán)簇(n=10—15)進(jìn)行了大量的結(jié)構(gòu)搜索.CALYPSO

是一個(gè)強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)研究軟件,已被成功應(yīng)用到團(tuán)簇結(jié)構(gòu)研究[15,27].首先采用PBE0/3-21G方法用于初始結(jié)構(gòu)優(yōu)化.對于每一種團(tuán)簇,結(jié)合結(jié)構(gòu)搜索軟件獲得了2000個(gè)初始結(jié)構(gòu),通過初始優(yōu)化后收集了最低能量的50個(gè)結(jié)構(gòu).

進(jìn)一步采用密度泛函理論方法PBE0/def2-TZVP優(yōu)化大量低能結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了頻率分析,得到每種團(tuán)簇基態(tài)結(jié)構(gòu).在優(yōu)化得到基態(tài)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,考察其基態(tài)性質(zhì)及其紅外、紫外可見光譜特性.為了驗(yàn)證計(jì)算方法的可靠性,采用PBE0/def2-TZVP方法優(yōu)化準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)團(tuán)簇[6],計(jì)算了基態(tài)結(jié)構(gòu)的垂直剝離能(vertical detachment energy,VDE)為2.29 eV,理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果(VDE=2.26±0.04)[6]基本一致,說明該計(jì)算方法可靠.全部計(jì)算在Gaussian 16軟件包進(jìn)行[33],化學(xué)鍵分析采用適應(yīng)性自然密度劃分(AdNDP)[34]方法計(jì)算. 各類等值面圖采用Multiwfn 3.7軟件[35]結(jié)合VMD[36]完成.

3 結(jié)果與討論

3.1 幾何結(jié)構(gòu)

表1 BeB(n =10—15)的幾何參數(shù)Table 1.Geometrical parameters of BeB(n =10?15).

表1 BeB(n =10—15)的幾何參數(shù)Table 1.Geometrical parameters of BeB(n =10?15).

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圖1團(tuán)簇結(jié)構(gòu)圖,分圖中上圖為正面觀察、下圖為側(cè)面觀察Fig.1.Structures of doped boron clusters(g)BeB13;(h)

由表1可以得到,中性團(tuán)簇的最短Be—B鍵長要大于同樣大小的陰離子團(tuán)簇的最短Be—B鍵長,說明陰離子團(tuán)簇Be-B原子間相互作用強(qiáng)于中性團(tuán)簇.Mayer鍵級[38]分析得到這些團(tuán)簇最強(qiáng)的B-B鍵級介于1—2之間,介于單鍵和雙鍵之間,最強(qiáng)的Be—B鍵級都小于1.特別地,對于準(zhǔn)平面或平面結(jié)構(gòu),外環(huán)邊緣B—B或Be—B鍵級大于環(huán)內(nèi)B—B鍵級或Be—B鍵級.

3.2 團(tuán)簇的穩(wěn)定性

最低諧振頻率分析(見表2各團(tuán)簇的最低諧振頻率)確認(rèn)了這些最低能量團(tuán)簇的確是穩(wěn)定的(沒有虛頻).為了討論團(tuán)簇的穩(wěn)定性,計(jì)算了團(tuán)簇的平均結(jié)合能,其定義為

Eb越大,說明團(tuán)簇越穩(wěn)定,計(jì)算結(jié)果列于表2中.由表2可知,陰離子的Eb比相應(yīng)的中性團(tuán)簇大,說明陰離子團(tuán)簇更穩(wěn)定;另外,隨著n的增加,其中性和陰離子團(tuán)簇的Eb都呈現(xiàn)增大趨勢,說明隨著團(tuán)簇的增大,穩(wěn)定性增強(qiáng).由表2可以看到,手性對稱的其結(jié)構(gòu)I和II具有相同的最低諧振頻率和平均結(jié)合能.

表 2 BeB(n =10—15)的最低諧振頻率和平均結(jié)合能Table 2.The lowest frequencies and average binding energy of BeB(n =10?15).

表 2 BeB(n =10—15)的最低諧振頻率和平均結(jié)合能Table 2.The lowest frequencies and average binding energy of BeB(n =10?15).

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3.3 電子結(jié)構(gòu)

3.3.1 HOMO-LUMO能隙和摻雜原子的電荷分布

表 3BeB?(n =10—15)的偶極矩,Eg,NPA電荷.上標(biāo)a,b代表自旋向上和自旋向下電子Table 3.Thedipolemoments(μ),energygaps(Eg),andNPAchargesondopedatomof BeB?(n =10?15).The markers“a”and “b”denote the alpha and beta electrons,respectively.

3.3.2 化學(xué)鍵分析

為了進(jìn)一步理解團(tuán)簇的穩(wěn)定性,利用適應(yīng)性自然密度劃分(AdNDP)方法分析了閉殼層準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵.圖3—圖5顯示了團(tuán)簇BeB10, BeBBeB12的鍵圖,2c-2e代表雙中心雙電子鍵,3c-2e代表三中心雙電子鍵,4c-2e代表四中心雙電子鍵,5c-2e代表五中心雙電子鍵.圖3為BeB10的鍵圖,AdNDP分析揭示了9個(gè)2c-2e s鍵位于外環(huán)的9個(gè)B-B鍵上.此外,1個(gè)4c-2e s鍵位于環(huán)內(nèi)1個(gè)硼原子和外環(huán)3個(gè)硼原子組成的四元環(huán).還有3個(gè)5c-2e s鍵,其中1個(gè)位于Be原子與外環(huán)上4個(gè)硼原子組成的5元環(huán);另外2個(gè)分別位于環(huán)內(nèi)Be、B原子與外環(huán)上3個(gè)硼原子組成的五元環(huán)上.最后3個(gè)5c-2eπ鍵中1個(gè)位于Be原子與外環(huán)上4個(gè)硼原子組成的5元環(huán),另外2個(gè)對稱分布于5元硼環(huán)上.13個(gè)s鍵正好連通了整個(gè)分子骨架,穩(wěn)定了整個(gè)分子,3個(gè)5c-2eπ鍵正好覆蓋了分子表面,進(jìn)一步增強(qiáng)了整個(gè)分子的穩(wěn)定性.圖4為BeB的鍵圖,AdNDP分析揭示了9個(gè)2c-2e s鍵位于外環(huán)的9個(gè)B-B鍵上,6個(gè)3c-2e s鍵位于環(huán)內(nèi)6個(gè)三元硼環(huán).另外,有2個(gè)4c-2eπ鍵對稱分布于4個(gè)硼原子組成的四元環(huán),最后1個(gè)5c-2e π鍵位于5個(gè)硼原子組成的5元環(huán).圖5為BeB12的鍵圖,AdNDP分析揭示了10個(gè)2c-2e s鍵位于外環(huán)的10個(gè)B-B鍵上以及1個(gè)2c-2e s鍵位于環(huán)內(nèi)的兩個(gè)硼原子,2個(gè)3c-2e s鍵對稱分布環(huán)內(nèi)2個(gè)三元硼環(huán).此外還有3個(gè)4c-2e s鍵其中1個(gè)分布于Be原子與外環(huán)上3個(gè)硼原子組成的4元環(huán),另外2個(gè)4c-2e s鍵對稱分布于2個(gè)4元硼環(huán).最后3個(gè)5c-2e π鍵其中2個(gè)分別位于5個(gè)硼原子組成的5元環(huán),另外1個(gè)5c-2e π鍵位于Be原子旁邊的5個(gè)硼原子上.這3個(gè)π鍵充滿了整個(gè)分子平面(除了Be原子).由圖4和圖5也可以看到,類似于BeB10,所有的s鍵正好連通了整個(gè)分子骨架,促進(jìn)了整個(gè)分子的穩(wěn)定性,剩下π鍵也基本覆蓋了分子表面,進(jìn)一步穩(wěn)定了整個(gè)分子.由等值面圖也可以看到,部分鍵圖延伸到Be原子,說明Be原子的價(jià)電子并沒有完全轉(zhuǎn)移到硼原子上,進(jìn)一步驗(yàn)證了前面的NPA電荷分析結(jié)果.值得注意的是,此處AdNDP分析揭示了BeB10,BeB,BeB12都有3個(gè)離域π鍵,6個(gè)π電子滿足Hückel 4m+2規(guī)則,說明這三個(gè)團(tuán)簇具有芳香性,也進(jìn)一步說明了整個(gè)分子的穩(wěn)定性.早期研究表明平面或準(zhǔn)平面B10,B,B12具有芳香性[6],摻入Be原子后,基態(tài)結(jié)構(gòu)雖然改變了,但是同樣具有芳香性.

圖3 BeB10的AdNDP分析,ON代表占據(jù)數(shù),黃色球代表Be原子Fig.3.Bonding patterns of BeB10 from AdNDP analyses.The occupation numbers(ONs)are indicated and the yellow ball represents Be atom.

圖4 的AdNDP分析,ON代表占據(jù)數(shù),黃色球代表Be原子Fig.4.Bonding patterns of Be from AdNDP analyses.The occupation numbers(ONs)are indicated and the yellow ball represents Be atom.

3.3.3 電子離域特性

圖6—圖8是準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)團(tuán)簇BeB10,BeBBeB12價(jià)電子的定域化軌道函數(shù)(LOL)[39],定域化軌道函數(shù)能夠很好地描述電子離域特征.在相同的等值面數(shù)值下,等值面較肥說明電子離域較容易,等值面較細(xì)說明電子離域相對困難一些.圖6為等值面數(shù)值等于0.5時(shí)的LOL,在相同的等值面數(shù)值下,BeB的等值面圖在外環(huán)外面都有連通的區(qū)域,電子離域性強(qiáng)于其他兩個(gè)團(tuán)簇.由圖6還可以得到,在Be原子周圍有較寬的空白區(qū)域,說明電子不容易離域到Be原子周圍,該結(jié)論也說明Be原子的電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移.圖7為等值面數(shù)值等于0.56時(shí)的LOL,在相同的等值面數(shù)值下,BeB10和BeB12等值面圖在Be-B鍵之間斷開,說明BeB電子離域性強(qiáng)于其它兩個(gè)團(tuán)簇.圖8為等值面數(shù)值等于0.6時(shí)的LOL,在相同的等值面數(shù)值下,等值面圖在Be-B鍵之間斷開,且BeB10和BeB12斷開的區(qū)域大于BeB,也說明BeB電子離域性強(qiáng)于其它兩個(gè)團(tuán)簇.具有準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的BeB10,BeB,BeB12有望成為二維硼材料的基本單元,進(jìn)一步合成為硼稀或其它二維材料,考慮到這些準(zhǔn)平面團(tuán)簇的電子離域特性,可應(yīng)用到分子器件或分子開關(guān)中.

3.4 團(tuán)簇的極化性質(zhì)和光譜特性

3.4.1 極化性質(zhì)

為了進(jìn)一步理解團(tuán)簇的極化性質(zhì),計(jì)算了體系的極化率,包括各向同性極化率平均值a、單個(gè)原子的平均極化率、各向異性極化率D a、第一超極化率b0以及第一超極化率在偶極矩方向上的投影值bprj.a即通常講的分子的極化率,也稱線性光學(xué)系數(shù).各向異性極化率描述體系對不同方向射來的電場的響應(yīng),數(shù)值越大說明對外電場的各向異性響應(yīng)越強(qiáng).第一超極化率也稱分子的二階非線性光學(xué)(NLO)系數(shù),主要衡量分子的非線性光學(xué)特性.b0在偶極矩方向上的投影值可以通過電場誘導(dǎo)二次諧波產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)測量出來,可以將計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值對比分析.由表4可知,陰離子的極化率大于相應(yīng)中性團(tuán)簇的極化率,說明陰離子團(tuán)簇原子間的成鍵相互作用比相應(yīng)中性團(tuán)簇原子間的成鍵相互作用強(qiáng),更容易被外加電場極化.對于每個(gè)原子的平均極化率,平面或準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的值大于其它結(jié)構(gòu),說明其它結(jié)構(gòu)的電子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定,電子離域效應(yīng)較小;而平面或準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的電子離域效應(yīng)較大.另外,BeB的每個(gè)原子的平均極化率大于BeB10和BeB12的,進(jìn)一步驗(yàn)證前面LOL結(jié)論,BeB的離域性強(qiáng)于BeB10和BeB12的離域性.BeB13的各向異性極化率最小,BeB的各向異性極化率最大,說明BeB13對外電場的各向異性響應(yīng)最弱,而BeB對外電場的各向異性響應(yīng)最強(qiáng).由表4可知,BeB12和BeB13具有較小的第一超極化率,說明很弱的非線性光學(xué)響應(yīng);BeB和BeB14–具有較大的第一超極化率,說明較強(qiáng)的非線性光學(xué)響應(yīng).由表4可得到不管是中性還是陰離子的BeB15,手性對稱的結(jié)構(gòu)具有基本一致的極化率數(shù)值.

表4 BeB(n =10—15)的極化率Table 4.Polarizabilities of BeB(n =10?15).

表4 BeB(n =10—15)的極化率Table 4.Polarizabilities of BeB(n =10?15).

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3.4.2 紅外光譜特性

紅外光譜中,這些團(tuán)簇的最強(qiáng)峰位于不同位置.由圖9可得,除了n=11,13,陰離子團(tuán)簇的最強(qiáng)峰與相應(yīng)的中性團(tuán)簇的最強(qiáng)峰相比都發(fā)生了移動(往高頻方向移動),而n=11,13時(shí)往低頻方向移動.由圖9可以得到,對于同樣大小的團(tuán)簇,其中性和陰離子團(tuán)簇的紅外光譜具有不同的特征峰,另外,不同大小的中性團(tuán)簇、陰離子團(tuán)簇也具有不同的特征峰;特別地,對于平面或準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu),在小于200 cm–1的低頻區(qū)有一個(gè)較強(qiáng)的吸收峰.這些不同的特征峰可用于鑒別這些結(jié)構(gòu),可以與未來的實(shí)驗(yàn)對比分析.

圖9 紅外光譜Fig.9.Calculated infrared spectra:

3.4.3 紫外可見光譜

在前面計(jì)算的基礎(chǔ)上,采用TD-PBE0/def2-TZVP方法研究了團(tuán)簇的紫外可見光譜(前36個(gè)激發(fā)態(tài)的激發(fā)能E、波長和振子強(qiáng)度f).圖10和圖11分別顯示了閉殼層結(jié)構(gòu)和開殼層結(jié)構(gòu)的紫外可見光譜圖,表5給出了部分激發(fā)態(tài)參數(shù),由于手性對稱結(jié)構(gòu)具有相同的紫外可見光譜和激發(fā)態(tài)參數(shù),圖10中和表5中只給出了結(jié)構(gòu)I的光譜和激發(fā)態(tài)參數(shù).由表5可知,除了BeB外,這些團(tuán)簇振子強(qiáng)度最大的激發(fā)態(tài)的波長位于紫外波段.由于最強(qiáng)的吸收峰并不僅僅來源于振子強(qiáng)度最大的激發(fā)態(tài),由圖10也可以得出,最強(qiáng)的吸收峰只是大致位于振子強(qiáng)度最大的激發(fā)態(tài)的波長位置.

圖10紫外可見光譜(a)BeB10;(b)BeB;(c)BeB12;(d)BeB;(e)BeB14;(f)BeB?15 IFig.10.Calculated UV-Vis spectra:(a)BeB10;(b)BeB;(c)BeB12;(d)BeB;(e)BeB14;(f)BeBI.

由表5可知,閉殼層結(jié)構(gòu)團(tuán)簇的最大激發(fā)波長(第一激發(fā)態(tài))都位于可見光波段,其中BeB的第一激發(fā)態(tài)為禁阻(振子強(qiáng)度為0)的激發(fā)態(tài).BeB10,BeBBeB12,BeB,BeB14,BeB的第一激發(fā)態(tài)分別來源于HOMO→LUMO,HOMO→LUMO, HOMO→LUMO 結(jié)合HOMO-1→LUMO+1,HOMO→LUMO,HOMO→LUMO,HOMO→LUMO結(jié)合HOMO-1→LUMO的電子躍遷.因此,HOMO-LUMO能隙的大小能反映BeB10,BeB,BeB,BeB14第一激發(fā)態(tài)的激發(fā)能(波長),由前面計(jì)算結(jié)果可知,BeB10,BeB,BeB,BeB14的Eg分別為2.94,3.48,3.33和3.80 eV,由能量與波長成反比,正好反映第一激發(fā)態(tài)的波長變化趨勢(748,548,582和468 nm).對于開殼層結(jié)構(gòu)團(tuán)簇,由表5可知,最大激發(fā)波長(第一激發(fā)態(tài))都位于紅外光波段,其中BeB的第一激發(fā)態(tài)為禁阻的激發(fā)態(tài).另外,由表5可得出BeB有最大的第一激發(fā)波長(3201 nm),由計(jì)算結(jié)果可知,BeB的第1激發(fā)態(tài)來源于alpha-HOMO→alpha-LUMO的電子躍遷,表3中BeB具有最小的alpha-HOMO-LUMO能隙(1.67 eV)正好反映這一結(jié)果.

圖11紫外可見光譜(a)BeB ;(b)BeB11;(c)BeB ;(d)BeB13;(e)BeB;(f)BeB15 IFig.11.Calculated UV-Vis spectra:(a)BeB?10 ;(b)BeB11;(c)BeB;(d)BeB13;(e)BeB;(f)BeB15 I.

由圖10和表5可得,對于閉殼層結(jié)構(gòu)團(tuán)簇,紫外可見光譜的第一個(gè)吸收峰都位于可見光波段.圖10中BeB10和BeB的第一個(gè)吸收峰由于太弱都未能顯示出來,分別位于748 nm和582 nm.除了BeB,這些閉殼層結(jié)構(gòu)團(tuán)簇的第一個(gè)吸收峰位置都對應(yīng)第一激發(fā)態(tài)的波長位置;而BeB由于第一激發(fā)態(tài)是禁阻的激發(fā)態(tài),其第一吸收峰對應(yīng)第二激發(fā)態(tài)的波長.由圖11和表5可得,對于開殼層結(jié)構(gòu)團(tuán)簇,紫外可見光譜的第一個(gè)吸收峰都位于紅外光波段.圖11中BeB12–的第一個(gè)吸收峰由于太弱未能顯示出來,位于3201 nm.除了BeB,BeB,BeB15I,這些開殼層結(jié)構(gòu)團(tuán)簇的第一個(gè)吸收峰位置都對應(yīng)第一激發(fā)態(tài)的波長位置;而BeB的第一吸收峰來源于前5個(gè)激發(fā)態(tài),BeB由于第1—3激發(fā)態(tài)是禁阻的激發(fā)態(tài),其第一吸收峰來源于第4—6激發(fā)態(tài),BeB15I第一吸收峰來源于第一和第二激發(fā)態(tài).電子吸收光子從基態(tài)躍遷到振子強(qiáng)度不為零的激發(fā)態(tài),然后從高激發(fā)態(tài)躍遷到低激發(fā)態(tài)(非輻射躍遷),最后從最低激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)并發(fā)射光;由前述分析可得,這些閉殼層結(jié)構(gòu)團(tuán)簇第一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)對應(yīng)波長都在可見光區(qū)域,因此在可見光波段存在發(fā)射光譜.具有準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的BeB10,BeB,BeB12有望成為二維硼材料的基本單元,進(jìn)一步合成為硼稀或其它二維材料,應(yīng)用到發(fā)光材料中.

表5 BeB(n =10—15)的激發(fā)特性Table 5.The excitation properties of BeB(n =10?15).

表5 BeB(n =10—15)的激發(fā)特性Table 5.The excitation properties of BeB(n =10?15).

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4 總 結(jié)

本文采用密度泛函理論方法結(jié)合粒子群優(yōu)化算法CALYPSO軟件搜索了摻Be硼團(tuán)簇BeB(n=10—15)的基態(tài)結(jié)構(gòu).進(jìn)一步討論了基態(tài)結(jié)構(gòu)的基態(tài)性質(zhì)和紅外光譜等光譜性質(zhì).研究表明:1)BeB,BeB,BeB,BeB具有平面或準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu);BeB11具有半三明治結(jié)構(gòu);BeB13具有圓錐結(jié)構(gòu);BeB具有籠型結(jié)構(gòu);BeB14具有壓扁的管狀結(jié)構(gòu);中性或陰離子BeB都具有手性對稱結(jié)構(gòu).2)由NPA分析可得摻雜Be原子將部分電子轉(zhuǎn)移給硼原子.3)從這些團(tuán)簇的平均結(jié)合能分析可得到,隨著n的增加,中性或陰離子團(tuán)簇的穩(wěn)定性增強(qiáng);另外,陰離子比相應(yīng)中性團(tuán)簇的穩(wěn)定性強(qiáng).4)通過對準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)BeB10,BeB,BeB12團(tuán)簇的AdNDP分析,s鍵促進(jìn)了整個(gè)分子的穩(wěn)定性,π鍵進(jìn)一步穩(wěn)定了整個(gè)分子;另外,這三個(gè)團(tuán)簇滿足6個(gè)π電子Hückel規(guī)則(4m+2),具有芳香性的團(tuán)簇.5)通過極化率分析,平面或準(zhǔn)平面的每個(gè)原子的平均極化率大于其它結(jié)構(gòu),說明平面或準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的電子離域效應(yīng)較大;BeB,BeB具有較大的第一超極化率,說明具有較強(qiáng)的非線性光學(xué)響應(yīng).6)通過紅外光譜分析,這些團(tuán)簇具有較多特征峰,可與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對比.7)通過對團(tuán)簇的紫外可見光譜分析可得,閉殼層結(jié)構(gòu)團(tuán)簇在可見光區(qū)域都有吸收峰,開殼層結(jié)構(gòu)團(tuán)簇在紅外光區(qū)域都有吸收峰.該研究豐富了摻雜硼團(tuán)簇的結(jié)構(gòu),對于硼納米新材料的制備具有一定的理論指導(dǎo)意義.