Cấu trúc và tính chất điện tử của cluster vàng AuN (N = 2-20)

Nguyễn Thanh Sĩ * , Nguyễn Khánh Ngọc và Phạm Vũ Nhật

* Tác giả liên hệ (nguyenthanhsi@tdtu.edu.vn)

Article Sidebar

Full Text: PDF

Ngày nhận bài: 04-03-2020
Ngày duyệt đăng: 29-06-2020
Ngày xuất bản: 29-06-2020
Title: Structures and electronic properties of gold clusters AuN (N = 2-20)
DOI: 10.22144/ctu.jsi.2020.106
Lượt xem
141
Downloads
124
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC
Trích dẫn
Sĩ, N. T., Ngọc, N. K., & Nhật, P. V. (2020). Cấu trúc và tính chất điện tử của cluster vàng AuN (N = 2-20). Tạp chí Khoa học Đại học cần Thơ, 56(CĐ Tự nhiên), 10-17. https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2020.106
Số báo
Tập. 56 Số. CĐ Tự nhiên (2020)
Chuyên mục
Tự nhiên

Abstract

Structures and electronic properties of gold cluster AuN (N = 2-20) are investigated by density functional theory (DFT) using LC-BLYP functional in conjunction with the consistent-correlation pseudo potential cc-pVDZ-PP basis set. The structural evolution and some basic thermodynamic parameters including the binding energy per atom, the second-order difference of energy, and the one-step fragmentation energy are determined and examined in details. Their electronic properties and stability trend are elucidated in terms of the PSM model. The optical spectra of Au6 cluster are also investigated by means of TD-DFT calculations.
Keywords: Au cluster, density functional theory (DFT), optical spectra, PSM model, time-dependent density functional theory (TDFT)

Tóm tắt

Cấu trúc và tính chất điện tử của cluster vàng AuN (N = 2-20) được nghiên cứu bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) sử dụng phiếm hàm LC-BLYP kết hợp với bộ cơ sở tương quan – phù hợp giả thế cc-pVDZ-PP. Sự phát triển cấu trúc và một số tham số nhiệt động cơ bản bao gồm năng lượng nguyên tử hóa, chênh lệch năng lượng bậc hai và năng lượng phân mảnh một bước được khảo sát một cách chi tiết. Các tính chất điện tử và xu hướng ổn định của các cluster được làm sáng tỏ bằng mô hình PSM. Phổ hấp thụ electron của cluster Au6 cũng được mô phỏng bằng phương pháp TD-DFT.
Từ khóa: Cluster vàng AuN, DFT phụ thuộc thời gian, mô hình PSM, lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT), phổ quang học

Article Details

Tài liệu tham khảo

Anak, B., Bencharif, M., and Rabilloud, F., 2014. Time-dependent density functional study of UV-visible absorption spectra of small noble metal clusters (Cun, Agn, Aun, n = 2–9, 20). Rsc Advances. 4(25): 13001-13011.

Bindhu, M. R., and Umadevi, M., 2014. Silver and gold nanoparticles for sensor and antibacterial applications. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 128: 37-45.

Bulusu, S., Li, X., Wang, L. S., and Zeng, X. C., 2007. Structural transitions from pyramidal to fused planar to tubular to core/shell compact in gold clusters: Aun- (n = 21−25). Journal of Physical Chemistry C. 111(11): 4190-4198.

Bulusu, S., and Zeng, X. C., 2006. Structures and relative stability of neutral gold clusters: Aun(n = 15–19). Journal of Chemical Physics. 125(15): 154303.

C. D. Pina, E. Falletta, and M. Rossi, 2009. Oxidation of allyl alcohol in the presence of a gold catalyst: a route to 3-hydroxypropionic acid. ChemSusChem. 2(1): 57-58.

Frisch, M. J., Trucks, G. W., Schlegel, H. B., et al., 2009. Gaussian 09, Revision A.02. Gaussian, Inc., Wallingford CT.

Furche, F., Ahlrichs, R., Weis, P.,et al., 2002. The structures of small gold cluster anions as determined by a combination of ion mobility measurements and density functional calculations. Journal of Chemical Physics. 117(15): 6982-6990.

Ghosh, P., Han, G., De, M., Kim, C. K., and Rotello, V. M., 2008. Gold nanoparticles in delivery applications. Advanced Drug Delivery Reviews. 60(11): 1307-1315.

Gruene, P., Rayner, D. M., Redlich, B.,et al., 2008. Structures of neutral Au7, Au19, and Au20clusters in the gas phase. Science. 321: 674-676.

Häkkinen, H., Yoon, B., Landman, U., Li, X., Zhai, H. J., and Wang, L. S., 2003. On the electronic and atomic structures of small Aun- (n = 4−14) clusters: A photoelectron spectroscopy and density-functional study. Journal of Physical Chemistry A. 107(32): 6168-6175.

Jin, X., Jin, X., Chen, L., Jiang, J., Shen, G., and Yu, R., 2009. Piezoelectric immunosensor with gold nanoparticles enhanced competitive immunoreaction technique for quantification of aflatoxin B1. Biosensors and Bioelectronics. 24: 2580-2585.

Knight, W., Clemenger, K., de Heer, W. A., Saunders, W. A., Chou, M., and Cohen, M. L., 1984. Electronic shell structure and abundances of sodium clusters. Physical review letters. 52(24): 2141-2143.

Koppen, J. V., Hapka, M., Szczęśniak, M. M., and Chałasiński, G., 2012. Optical absorption spectra of gold clusters Aun(n = 4, 6, 8, 12, 20) from long-range corrected functionals with optimal tuning. The Journal of chemical physics. 137(11): 114302.

Mathew, A., and Pradeep, T., 2014. Noble metal clusters: applications in energy, environment, and biology. Particle & Particle Systems Characterization. 31(10): 1017-1053.

Nhat, P. V., Si, N. T., Leszczynski, J., and Nguyen, M. T., 2017. Another look at structure of gold clusters Aun from perspective of phenomenological shell model. Chemical Physics. 493: 140-148.

Novembre, C., Guérin, D., Lminouni, K., Gamrat, C., and Vuillaume, D., 2008. Gold nanoparticle-pentacene memory transistors. Applied Physics Letters. 92(10): 103314.

Peterson, K. A., 2003. Systematically convergent basis sets with relativistic pseudopotentials. I. Correlation consistent basis sets for the post-d group 13–15 elements. Journal of Chemical Physics. 119(21): 11099.

Singh, N. B., and Sarkar, U., 2015. Geometry, chemical reactivity and Raman spectra of gold clusters. Cogent Chemistry. 1(1): 1076713.

Suprun, E., Shumyantseva, V., Bulko, T., Rachmetova, S., Rad’ko, S., Bodoev, N., and Archakov, A., 2008. Au-nanoparticles as an electrochemical sensing platform for aptamer-thrombin interaction. Biosensors and Bioelectronics. 24: 831-836.

Wang, J., Wang, G., and Zhao, J., 2002. Density-functional study of Aun(n = 2–20) clusters: Lowest-energy structures and electronic properties. Physical Review B. 66(3): 035418.

Wang, Q., Yang, L., Yang, X., Wang, K., He, L., and Zhu, J., 2011. Electrochemical biosensors for detection of point mutation based on surface ligation reaction and oligonucleotides modified gold nanoparticles. Analytica Chimica Acta. 688(2): 163-167.

Xanthopoulou, G. G., Novikov, V. A., Knysh, Y. A., and Amosov, A. P., 2015. Nanocatalysts for low-temperature oxidation of CO: Review. European Physical Journal D. 17(1): 17-32.

Yanqing, S., Xiaoju, L., Yangxin, W., Hong, Z., and Ruihu, W., 2016. Gold nanoparticles supported by imidazolium-based porous organic polymers for nitroarene reduction. Dalton Transactions. 45: 16896-16903.

Zanti, G., and Peeters, D., 2013. Electronic structure analysis of small gold clusters Aum(m£ 16) by density functional theory. Theoretical Chemistry Accounts. 132: 1300-1314.

Zeng, S., Yong, K. T., Roy, I., Dinh, X. Q., Yu, X., and Luan, F., 2011. A review on functionalized gold nanoparticles for biosensing applications. Plasmonics. 6: 491-506.

Zhang, Y., Chu, W., Foroushani, A. D., et al., 2014. New gold nanostructures for sensor applications: A review. Materials. 7: 5169-5201.