AGB恒星中碳化硅小尘埃团簇的成核

碳化硅（SiC）颗粒是富碳AGB恒星中的主要尘埃成分。然而，这些颗粒的形成途径尚未完全明了。我们通过模拟退火（SA）和种子结构的蒙特卡洛模拟，以及随后的密度泛函理论量子力学计算，计算了(SiC)$_n$（$n=1,16$）团簇的基态和低能结构。我们推导了这些团簇的红外（IR）光谱，并将红外特征与观测和实验室数据进行了比较。基于能量考量，我们评估了在拱星包层中不同位置和演化状态下的若干密度与温度条件下SiC团簇生长的可行性。我们发现了Si$_{4}$C$_{4}$、Si$_{5}$C$_{5}$、Si$_{15}$C$_{15}$和Si$_{16}$C$_{16}$的新的低能结构，以及Si$_{10}$C$_{10}$和Si$_{15}$C$_{15}$的新基态。具有碳偏析子结构的团簇比具有交替Si-C键的块体类似异构体稳定4-9 eV。然而，我们发现了Si$_{12}$C$_{12}$和Si$_{16}$C$_{16}$的笼状（“巴基”状）几何基态，以及n $\ge$ 12的低能稳定笼状结构。后一发现指示了区别于小团簇和大规模晶体的团簇尺寸区间。因此，由于其稳定性和几何结构，后一类团簇可能标志着从量子受限团簇区向结晶固态块体材料的转变。计算的基态SiC团簇振动红外光谱显示出显著发射。它们包含了实验室测量和观测分别推断出的10-13 $\mu$m波长范围和11.3 $\mu$m特征，尽管总体强度相当低。