利用新一代环境依赖半经验哈密顿量模拟紧凑硼团簇

开发了一种高效的半经验哈密顿量，并将其应用于模拟中等尺寸的紧凑硼团簇。该哈密顿量除了包含环境依赖相互作用和通过自洽计算 onsite 电荷得到的电子 - 电子关联外，还包含了环境依赖的激发轨道能量，以考虑原子聚集对原子轨道的影响。该硼哈密顿量成功地表征了硼的缺电子特性，并捕捉到了各种硼同素异形体中复杂的化学键合，包括平面和准平面结构、凸形结构、环状结构、二十面体结构、富勒烯类团簇、二维单层片以及块体$\alpha$硼，展示了其可转移性、鲁棒性、可靠性及预测能力。该哈密顿量已被用于探索中等尺寸紧凑硼团簇结构的存在性。获得了超过 230 个紧凑团簇，包括随机结构、菱面体结构和球形二十面体结构，尺寸高达 768 个原子。研究发现，从能量角度看，对于大尺寸 (Natom >200) 的硼团簇，包含最紧凑二十面体 B12 球（即类体菱面体团簇和修剪球形切割二十面体团簇）的团簇最稳定；而对于小尺寸或中等尺寸 (24 < Natom <200) 的硼团簇，球形切割二十面体、随机结构和笼状硼团簇则具有竞争性。