基于紧束缚分子动力学模型的Na4,Na8和Na20团簇结构及热力学性质研究

利用距离相关的紧束缚的分子动力学模型（DDTB－MD），通过提取不同温度下的势能、构型、无单位键长涨落平均位移、扩散系数、围绕质心的径向分布等参量，系统的研究了菱形结构和T形结构的Na4、Td结构和D2d结构的Na8，以及Na20的热力学的性质。对于Na4，比较了金属团簇Na4的菱形结构和T形结构两种异构体之间热力学性质的异同。发现在团簇温度升高的过程中，两种异构体都会发生从类固到类液的相变。T形结构的Na4熔点要比菱形结构的低。在相变的过程中都会发生赝转动和异构化。还发现了赝转动的判据不仅仅只是温度，还包括无单位键长涨落的δ值。菱形结构的Na4在200K左右不一定会发生赝转动，只有观察到温度处于200K左右，δ值≥0.08的时候，赝转动则必然会观察到。菱形结构Na4的赝转动过程中会发现T形结构的异构化，但其维持时间很短，不稳定，很快又转变为菱形结构。而T形结构在170K就能观察到异构化和赝转动的发生，在这个温度下会不断的在菱形与T型之间发生异构，而处于菱形结构的时间要比T型长的多。表现为菱形结构的稳定性要大于T型。对于Na8的两种不同的异构体（分别为Td结构和D2d结构），发现尽管两个异构体的基态能量很接近，但他们的稳定性、熔化过程的热力学性质等有着很大的差别，这也反映了它们在几何结构上的差别。对称性强的Td结构更紧密，在熔化过程中表现出更高的稳定性，具有较高的熔点，具有类晶体的性质.对称性弱的D2d结构则具有较低的熔点，很宽的熔化温度范围，具有类似非晶体的性质. 再比较了基态结构下的Na8和Na20。通过提取对不同的子系统在不同温度下的无单位键长涨落等参数，发现金属原子团簇Na20在熔化过程中表现出了并不像通常金属团簇那样的表面先熔化，而是从内部开始先熔化的奇异特性