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双原子分子CuMg的势能函数与稳定性的密度泛函研究

发布时间: 2022-04-13 08:24:33 浏览:

【摘要】 根据原子分子反应静力学原理导出了CuMg分子基态电子状态及其离解极限,并在B3LYP/LANL2DZ水平上计算了平衡几何、振动频率、电离能和电子亲和能.利用Murrell-Sorbie 函数拟合出了解析势能函数,计算出光谱参数和力常数.计算结果表明该分子体系是稳定存在的.

【关键词】 CuMg 分子;势能函数;密度泛函 (B3LYP)

0引言

研究分子结构和分子势能函数是原子与分子物理中一个重要的方向,这方面问题的深入研究对发展分子物理、量子化学和材料科学等都是很重要的基础,也是原子分子物理学家、量子化学学家和材料科学学家共同关心和研究的问题.特别是新材料的研制和设计,更需要研究分子间的势能问题.自从1964年Polmear[1]开发了Al-Cu-Mg-Cu新型合金,由于具有较高的强度和良好的耐热性能,被广泛用于航空航天领域.随着航空航天技术的发展,近几年国内许多人研究如何提高该材料性能[2-4],而从微观角度出发,对原子之间的势能和稳定性分析十分必要.

该文用量子力学理论计算方法和原子分子反应静力学原理[5]导出CuMg分子的基态电子状态、平衡结构和分子的解析势能函数,并在此基础上导出了分子的力学和光谱性质,为进一步研究Al-Cu-Mg-Cu新型合金材料提供理论依据.

1计算方法

该文采用Gaussian03 程序[6],密度泛函理论(Density Functional Theory ,DEF) 方法来研究CuMg分子. 密度泛涵理论方法就是通过构造电子密度的泛函来模拟电子相关的一种近似方法,将电子能量分为动能、电子- 核吸引能和库仑排斥能及交换相关能等几部分分别计算,可以方便地处理电子相关问题,被广泛用于研究各种合金分子体系,并且研究结果十分精确. 该工作对Cu和Mg原子采用小核实贋势,用B3LYP 密度泛函理论方法对CuMg进行研究,拟得到该分子体系势能函数和稳定性的相关信息.

参考文献

[1]Polmear I J. The effects of small additions of silver on the aging of some Aluminum alloy[J].Trans met Soc AJME,1964,230:1331-1338.

[2]刘晓艳, 潘清林,陆智伦,等.Al-Cu-Mg-Cu耐热铝合金均匀化处理[J].材料科学与工艺,2011,19:28-32.

[3]刘志义,李云涛,刘延斌,等.Al-Cu-Mg-Cu合金析出相的研究进展[J].中国有色金属学报,2007,17(12):1905-1915.

[4]宋旼,肖代红,贺跃辉,等.稀土元素对Al-Cu-Mg-Cu合金显微组织影响的研究进展[J].中国有色金属学报,2009,19(8):1355-1364.

[5 ]朱正和.原子分子反应静力学[M] . 北京:科学出版社,1996.

[6]Frisch M J, Trucks G W,Schlegel H B,et al. Gaussian 03, Revision C 02, Gaussian, Inc, Wallingford CT,2004.Potential Energy Function and Stability of Diatomic Molecule CuMg Hu Jiping1,Liu Fengli2,Liu Fengmin1,Qimu Surong1

(1.Beijing Information Science and Technology University;2.Heilongjiang University)Abstract:Based on the Atomic and Molecular Reaction Statics, the ground electronic state for CuMg(X2∑)and the dissociation limit have been derived. Using Density functional theory (B3LYP) and LANL2DZ basis sets, the molecular equilibrium geometry, frequency, ionization energy and electron affinity energy of CuMg have been calculated. The potential function for the molecule is constructed by fitting the energy curve to a Murrell-Sorbie function, and the force constants and the spectral data are derived.

Keywords: Molecule CuMg; Density functional theory; Analytical potential functions

(责任编辑:李家云)

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