随着人们对单一成分团簇研究的逐步深入,掺杂团簇逐渐成为一个新的研究课题。由于杂原子的掺入,使得团簇在结构和性质方面发生了显著的变化.因此,人们期望可以从理论上揭示它的形成机理和稳定性规律,从而为团簇化合物的推广及应用提供理论基础与指导.
本文中,我们应用密度泛函理论中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311+G（d）基组水平上研究了钪掺杂的硼团簇Sc2Bn（n=1-10）团簇和钛掺杂的硼团簇Ti2B_n（n=1-10）,得出如下结论：在充分考虑了自旋多重度的基础上预测了Bn（n=2-10）和Sc2Bn（n=1-10）团簇的基态几何结构,并从钪掺杂硼团簇及相应纯硼团簇基态结构的平均结合能、解离能、二次差分能、能级间隙、垂直电离能、垂直电子亲和势各个方面对Bn（n=2-10）和Sc2Bn（n=1-10）的稳定性和电子性质进行了详细的讨论,分析了Sc2Bn（n=1-10）团簇的前线轨道以及团簇中钪原子的电荷量。结果表明：（1）Bn团簇的计算结果与已有的理论结果是一致的。当Sc原子掺杂在Bn团簇中,除了ScaB和Sc2aB3的基态结构为平面结构外,其他团簇的结构都为立体结构,均为钪原子居于订=顶部的三维锥形结构,可见,钪掺杂后,纯硼团簇的结构有较大改变。Sc2Bn基态团簇的自旋多重度分别为2、1、2、1、2、1、2、1、2、1；（2）从平均结合能、解离能、二次差分能、能级间隙、垂直电离能、垂直电子亲和势分析,总体上掺杂钪原子可以提高硼团簇的稳定性,增强化学活性和金属性,其中Sc2B4.Sc2B7是幻数团簇;（3）NBO分析显示钪电子从原子转移到硼簇上,前线轨道分析也显示钪原子的d轨道与硼簇的p轨道重叠,伎钪原子显正电.
用同样的方法预测了Ti2Bn（n=1-10）团簇的基态几何结构,结果表明：（1）当钛原子掺杂在Bn团簇中,除了Ti2B的基态结构为平面结构外,其他团簇的结构都为立体结构,均为钛原子居于顶部的三维锥形结构,可见,钛掺杂后,纯硼团簇的结构有较大改变.Ti2Bn、基态团簇的自旋多重度分别为2、5、4、3、2、3、4、1、2、3;（2）从平均结合能、解离能、二次差分能、能级间隙、垂直电离能、垂直电子亲和势分析,总体上掺杂钛原子可以提高硼团簇的稳定性,增强化学活性和余属性,其中Ti2B2,Ti2B9是幻数团簇;（3）NBO分析显示电子从钛原子转移到硼簇上,前线轨道分析也显示钛原子的d轨道与硼簇的p轨道重叠,使钛原子显正电.
