金团簇，纳米管与杯芳烃分子晶体的理论研究

【摘要】： 本文主要运用第一原理的方法对金纳米团簇和纳米管进行了研究，运用经验力场方法研究了杯芳烃分子(Calixarene)晶体吸附溴乙烯分子引起的固体相变过程。其中发现了金团簇和金纳米管有非常特殊的性质，比如高对称性的金属富勒烯(中空结构)，纳米管之间结构相变等等。 本文包括以下内容：第一章，是我们所采用的计算方法的理论简介。第二章是用经验势研究金小团簇。在第三章中，我们发现了Au团簇拥有十分奇特的中空结构，而这种结构是金属中特有的，其他元素也只有在像碳这样的共价键体系中才存在(碳60)。我们的结果表明在Au_N，N=32和34的时候，金团簇均有很大的HOMO-LUMO能隙(大于1.0 eV)，而在传统的凝胶模型中，N=34是幻数结构，由于I_h中空的特殊性，我们修正了球形凝胶模型。新的模型是球壳层的凝胶模型，这种修正使得N=32成为新的幻数结构。 在第四章中，我们研究了金纳米管在轴向压力下的结构转变，我们发现Au(n，n)纳米管同Au(2n，n)纳米管之间有一一对应的关系，且他们之间在轴向压力的帮助下，可以相互转换，而人们还没有在碳管中发现有类似的转换。 第五章研究了在无孔Calixarene分子晶体吸附溴乙烯分子前后，其分子晶体固体结构由ABCD到AB／AB双层结构的可能转变机理以及溴乙烯分子在晶体内部可能的扩散方式。