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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.1.1 能源与环境的挑战1

1.1.2 纳米材料3

1.2 团簇的研究对象和研究意义4

1.2.1 团簇的研究对象4

1.2.2 团簇的研究意义7

1.2.3 超原子8

1.3 团簇组装材料10

1.3.1 团簇组装材料的研究对象和意义10

1.3.2 团簇组装材料的制备和表征11

1.3.3 团簇组装材料研究步骤13

1.4 基于半导体团簇的组装材料的研究内容14

参考文献15

第2章 理论基础19

2.1 引言19

2.2 第一性原理计算方法19

2.2.1 Born-Oppenheimer绝热近似20

2.2.2 密度泛函理论（Density Functional Theory）21

2.3 Dmol3软件简介24

2.3.1 能量的求解和结构优化25

2.3.2 Mulliken Population分析28

2.3.3 谐振频率计算28

2.4 全势能线性Muffin-Tin轨道分子动力学方法29

2.4.1 Muffin-Tin势和Muffin-Tin轨道29

2.4.2 力的计算30

参考文献31

第3章 基于Zn12O12团簇的组装材料的生长规律和电子特性的第一性原理研究35

3.1 引言35

3.2 计算方法和模型36

3.3 结果与讨论37

3.3.1 ZnnOn（n=2～13）团簇的结构、稳定性和电子特性37

3.3.2 Zn12O12团簇的结构和稳定性39

3.3.3 Zn12O12团簇聚合的生长规律40

3.3.4 基于Zn12O12团簇组装材料的电子结构和性质44

3.4 结论46

参考文献46

第4章 基于类富勒烯结构的M12N12（M=AI,Ga）团簇的组装材料的结构和电子特性研究49

4.1 引言49

4.2 计算方法50

4.3 结果和讨论51

4.3.1 M12N12（M=Al,Ga）团簇的结构、稳定性和电子特性51

4.3.2 M12N12（M=Al,Ga）团簇的二聚物和四聚物的结构和稳定性52

4.3.3 基于M12N12（M=Al,Ga）团簇组装材料的电子结构和性质56

4.4 结论58

参考文献59

第5章 BnNn富勒烯的聚合：一种新的生成小直径硼氮纳米管的途径63

5.1 引言63

5.2 计算方法65

5.3 BnNn（n=12,24）富勒烯及其聚合的结构和电子特性66

5.3.1 BnNn（n=12,24）富勒烯的结构特征和电子特性66

5.3.2 BnNn（n=12,24）富勒烯的生长规律67

5.4 结论70

参考文献70

第6章 碳化硅SinCn（n=10～15）团簇及基于Si12C12团簇的组装材料的密度泛函理论研究73

6.1 引言73

6.2 计算方法和模型75

6.3 结果和讨论76

6.3.1 SinCn（n=10～15）团簇的几何结构和电子特性76

6.3.2 基于Si12C12团簇组装的纳米线的几何结构和电子特性84

6.4 结论89

参考文献89

第7章 基于ZnnSn（n=12,16）团簇的低密度纳米介孔材料的理论研究93

7.1 概述93

7.2 计算方法和模型94

7.3 Zn12S12和Zn16S16团簇及其组装材料的研究94

7.3.1 独立的Zn12S12和Zn16S16团簇94

7.3.2 团簇之间的相互作用95

7.3.3 基于ZnnSn（n=12,16）团簇组装材料的结构和电子性质98

7.4 结论103

参考文献103