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原子团簇

发布时间:2012/5/25  发布者:  浏览次数:1526
  通常把仅含有几个到几百个原子或尺寸小于1nm的粒子称作“簇”,它是介于单个原子与固态之间的原子集合体。原子团簇是由多个原子组成的小粒子。它们比无机分子大,但比具有平移对称性的块体材料小,它们的原子结构(键长、键角和对称性等)和电子结构不同于分子,也不同于块体。原子团簇独特的性质源于其结构上的特点,因其尺寸小,处于表面的原子比例极高,而表面原子的几何构型、自旋状态以及原子间作用力都完全不同于体相内的原子。材料的性质与内部单元的表面性质息息相关。例如仅仅通过调节团簇的大小,物质特性就有极大的不同,10 个铁原子的团簇在催化氨合成时要比17个铁原子的团簇效能高出1000倍。
  伴随着尺寸而来的另一效应是量子效应,原子团簇的研究即证明了许多量子力学的假设和预言,提出了无数更有趣的新问题。例如在由纯金属原子组成的多面体团簇中,只有当原子数是“幻数系列”,即为2、8、20、28、50、82、126……时,结构才是稳定的,甚至在加热到液态时也不会被破坏。同样的“幻数系列”在元素周期律中早已为人所知,但其理论解释至今仍无定论。
  团簇的科学研究正处于蓬勃发展的阶段,除去理论上的极大意义之外,原子团簇在声、电、光、磁等方面的实际应用更是人们努力的方向。

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