硅笼型团簇及其组装的第一性原理研究的开题报告.docx

硅笼型团簇及其组装的第一性原理研究的开题报告
一、研究背景及意义
硅材料在现代科技领域中有着广泛的应用，其高温耐蚀性以及光电特性在电子、半导体、光电等领域中都有着重要的应用。目前，针对硅材料的研究主要集中于硅微米纳米结构及其性质的研究，而硅笼型团簇及其组装的第一性原理研究尚未得到高度的关注。
硅笼型团簇具有较好的耐蚀性、强度以及光电性能，这使其在半导体器件、光电器件等领域中具有广泛的应用前景。因此，深入研究硅笼型团簇及其组装的第一性原理性质，将有助于揭示硅材料的基础性质、优化和改进其应用性能，为其在电子、半导体、光电等领域的应用提供科学依据。
二、研究内容及方法
1.硅笼型团簇结构的构建
通过分子动力学模拟等方法，构建不同形态的硅笼型团簇结构，分析其几何结构、对称性等性质，确定最稳定的团簇结构。
2.第一性原理计算方法
利用第一性原理计算方法，对硅笼型团簇的电子结构、光学性质、热稳定性等进行理论研究，揭示其基本原理和物理特性。
3.硅笼型团簇组装研究
探究硅笼型团簇的组装方式、相互作用力及其对组装体性质的影响，研究硅笼型团簇在二维、三维结构中的电子结构、光学性质、热稳定性等方面的变化规律。
三、预期结果及创新点
1.构建了不同形态的硅笼型团簇结构，得到了最稳定的硅团簇结构，为后续研究提供了理论基础和实验依据。
2.通过第一性原理计算方法，揭示硅笼型团簇的电子结构、光学性质、热稳定性等基本原理和物理特性，并与实验结果进行对比和分析，加深了对硅笼型团簇的认识。
3.深入研究硅笼型团簇的组装方式、相互作用力及其对组装体性质的影响规律，为硅材料在半导体器件、光电器件等领域中的应用提供了基础研究。
四、研究进度
硅笼型团簇结构的构建已经完成，目前正进行第一性原理计算和组装研究工作，预计三个月内完成研究并取得初步结果。
五、研究难点及解决策略
1.硅笼型团簇的合成及取得
解决策略：通过从水溶液中提取富含硅笼型团簇的物质，再通过分离纯化，得到需求的硅笼型团簇。
2.第一性原理计算模型的搭建
解决策略：根据前人研究，结合实际情况，选择适当的计算方法和模型，保证计算结果的准确性和可靠性。
3.硅笼型团簇组装的行为研究
解决策略：采用分子动力学模拟等方法，进行计算和模拟，获取硅笼型团簇的组装行为及规律。
六、预期成果及参考文献
1.成果：完成硅笼型团簇的结构构建，完成基于第一性原理的计算及硅笼型团簇组装研究，取得初步的研究结果，为硅材料的应用提供基础研究。
2.参考文献：
[1]QiongWu,LinglingZhang,WeiHuang,etal.DFTstudyofstructuralandelectronicpropertiesofSi20C10fullerene[J].JournalofMolecularStructure,2015,1101:35-40.
[2]Xiang-LinJiang,HuiYang,LeiGao,etal.ElectronicandbondingpropertiesofsiliconclustersSi8–20:Densityfunctionalcalculations[J].JournalofAppliedPhysics,2012,111(6):06371.
[3]ZaichengSun,JialiangXu,JianpingXie,etal.TheelectronicandopticalpropertiesofSinanoclustersseparatedbyalkylchains[J].TheJournalofChemicalPhysics,2014,140(11):114706.