1.1.2 团簇研究的内容及意义

　　现在，科学家们对于团簇科学的研究，最根本的问题是弄明白团簇是怎么一步一步的由分子或者原子等微观粒子演变结合在一起从而成为团簇。而且随着微观粒子演变成团簇的过程, 团簇的几何结构和性能是怎样改变的,有着怎样的规律。当团簇的空间尺寸达到什么样的情况时, 团簇会渐渐的从微观状态演变成宏观状态。对于团簇研究还有一些其他探讨对象，如：团簇的组成规律及其稳定的电子结构；团簇新材料的合成方法及其物理化学的稳定性；如何用其他的方法有效的控制团簇表面，从而达到修饰团簇表面的目的。重构是指人们向空间尺寸小的团簇不断的增加原子个数，团簇的几何结构就会渐渐的发生一些改变。当团簇发生重构以后，继续向团簇的空间结构中增加原子个数，团簇会慢慢演变成大块固体，在这个时候，即使增加原子的个数，团簇也不会发生重构，并且只有表面上的原子具有弛豫, 团簇性质不再发生什么变化，这就是关节点（临界尺寸）[3]。团簇科学是对团簇的几何结构、电子组态、振动光谱等性能和团簇的空间大小与转变成大块固体过程之间的关系进行研究。

　　在人类日常生活中的许多生活现象都有着团簇参与, 如发酵、酿酒、燃烧等。团簇科学的探究不光可以促进原子结合理论的发展, 还可以为各类大分子物质的形成及其构型的探究给予很大的帮助。团簇是凝聚态位置的初始状态，是一种特殊物态，从而有着很多独特的性质。如气态、液态、固态三种物质形态可以同时存在也可以相互转换；还有着一定的化学活性、电子特性、催化效应等[4]。通过研究这些特性，可以促进许多新物质、新材料以及新科学的形成和发展。对许多学科的形成和发展有着很大的促进作用，如现代物理学、现代化学、生物学、量子力学、量子化学等。在材料、化工、生物、医药、航空、天体以及能源等众多领域都有着巨大的应用前景。现在，人们越来越重视对有关团簇的课题进行探讨和研究[5]。

1.2 研究B5H5团簇的意义

    在航天航空领域，安全、高速的太空飞行一直是科学家们的期待，因此对于能源方面的推进剂和燃料的制造成为了重要的研究课题。在化学分子中，人们公认的单位质量燃烧产生的热量最大的天然分子是氢，把氢作为燃料可以大大的降低燃料的质量。跟其他的金属燃料或者非金属燃料比较，硼原子有着很大的体积和质量热值。假若可以将硼、氢元素结合在一起，研发出一种新型的燃料推进剂，将会大大提高太空燃料的性能。因而硼氢类团簇成为了人们的重点研究课题。但在硼氢类化合物的研究中，硼烷主要有两种类型：BnHn+4和BnHn+6，前者比较稳定，特别是对BnHn这样的硼烷团簇结构研究的很少，而B5H5作为一种新颖团簇，还没有对其分子结构与物理化学性能得到确定，因而对B5H5的稳定结构及其性能的研究不但有着很高的理论价值，而且对于新型的BH团簇的形成和应用有着很大的促进作用。

1.3 研究B5H5团簇的主要内容

1．B5H5的结构优化

　　利用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法在6-31G基组上对构建好的各种B5H5构型进行结构优化和计算，把最后得到的结合能量最低的构型作为B5H5的基态结构。

2．B5H5的稳定性分析

　　通过计算B5H5的平均结合能、能隙以及化学稳定性对B5H5的稳定性进行分析。

3．B5H5的电子性质

通过计算自然键轨道（NBO）以及极化率和对HOMO、LUMO能级轨道图的分析来确定B5H5的电子性质。