Au$_{10}$团簇在不同温度下的结构与红外光谱

了解Au$_{10}$团簇的性质需要识别其在冷、热温度下的最低能量结构。虽然功能材料在有限温度下运行,但能量计算通常采用密度泛函理论在零温下进行,导致其性质未被探索。我们的研究结合遗传算法、密度泛函理论和纳米热力学,探索了中性Au$_{10}$纳米团簇在有限温度下的势能面和自由能面。我们计算了有限温度下的热布居数和红外玻尔兹曼光谱,并与已验证的实验数据进行了对比。相对论效应通过零级正则近似(ZORA)考虑,色散作用采用Grimme的DFT-D3(BJ)方法。此外,利用纳米热力学来考虑温度贡献。计算的热布居数有力地支持了二维拉长六边形构型在800 K温度范围内的主导地位。重要的是,在100 K温度下,计算的红外玻尔兹曼光谱与实验光谱吻合。最后,对最低能量结构的化学键分析表明,金-金相互作用为闭壳层,具有弱或部分共价特征。