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含硼团簇的相关研究对于由小分子到大块物体演变的理解有着重要的作用。另一方面,含硼团簇所独具的物理、化学和电子性质,使其在半导体材料、电子学、高分子材料等领域具有潜在的应用价值,因此,含硼团簇已经成为许多实验和理论研究的热门话题。 事实上,随着团簇原子数目的增加,团簇的异构体数目呈现指数化的增长,因此,确定团簇的最低能量结构是一件繁琐而又极具挑战性的工作。对含硼团簇的结构、稳定性、成键性质以及势能面的理论研究对含硼材料的实验研究具有非常重要的意义。目前,许多实验和理论研究的焦点集中在富硼团簇的结构和稳定性上,关于含硼团簇能量较低异构体的异构化研究比较少,而后者对团簇动力学稳定性的研究有很大的帮助,该研究为进一步的实验研究提供了新的线索。 本论文的主要工作如下: (1)在CCSD(T)/6-311+G(d)//B3LYP/6-311+G(d)理论计算基组下,对BnBe2(n=1-6)团簇几何构型、成键性质、稳定性等进行了较为系统的研究。结果显示,BnBe2(n=1-6)团簇低能量异构体是平面几何构型。其最稳定结构的能量曲线图揭示了在BnBe2(n=1-6)团簇中B4Be2具有最稳定的能量。通过价轨道的分析可以得出,BnBe2(n=1-6)团簇的离域π分子轨道、σ-正切分子轨道和σ-径向分子轨道对改团簇最低能量结构的稳定性起到了非常重要的作用。结合MOs、AdNDP、ELF和NICs的分析结果,某些异构体具有π芳香性。异构化转变分析预测了BnBe2(n=1-6)团簇的一些异构体的热力学和动力学稳定性较高,有望在将来的实验中检测到。 (2)在CCSD(T)/6-311+G(d)//B3LYP/6-311+G(d)的理论计算水平下,对BnBe3(n=1-6)团簇几何构型、成键性质、稳定性等进行了较为系统的研究。结果显示,BnBe3(n=1-6)团簇的低能量异构体是平面几何构型。从能量曲线图的变化趋势可以得出,B4Be3是最稳定的团簇。此外,BnBe2(n=1-6)团簇的离域π分子轨道、σ-正切分子轨道和σ-径向分子轨道对于该团簇最低能量结构的稳定性起到了非常重要的作用。对于BnBe3(n=1-6)团簇中最稳定结构和能量较低单重态异构体具有两个离域π电子,符合休克尔(4n+2)规则,所以它们具有π芳香性。通过对部分BnBe3(n=1-6)团簇异构体的芳香性研究,发现B4Be3的第三个低能量异构体具有π和σ双芳香性。某些异构体的热力学和动力学稳定性较高,有望在将来的实验中检测到。