原子和分子团簇的极化性质具有显著的尺寸和几何效应,组成团簇的原子和分子由于其位置差异常具有不同的极化强度。对团簇中的原子或者分子片段的极化性质的定量描述,在研究分子间相互作用以及纳米粒子的表面活性等方面具有重要意义。基于量子力学计算得到的电荷密度等性质,结合Hirshfeld集居分析和有限场方法,我们提出了团簇体系极化率的分解模型,将极化率分解成为定域的偶极(Dip)和离域的电荷转移(CT)两部分。前者反映外电场作用下电子在原子内部的重新分布情况,后者为外场诱导下原子间的电荷转移对极化率的贡献,并由此得到团簇体系中单个原子或者分子的极化率。我们编写了理论模型的计算程序,并与常用的计算化学软件接口。我们将这一模型应用于研究原子和分子团簇的构型和金属性演化、光电磁性质、表面吸附、催化活性、分子间相互作用等领域,验证了理论模型的科学性和可靠性,提出了极化性质与金属性、表面活性等之间的相互关系和研究相关性质演化的新途径,相关结果发表在J. Chem. Phys.等学术刊物上。
英文主题词Atomic and molecular clusters; Local and nonlocal polarization; Hirshfeld partitioning scheme; First-principles calculation; Surface activity