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1. 研究目的与意义

氢键是分子间的一种弱相互作用，通过氢键形成的分子团簇在水、水合物、无机酸和很多有机化合物中都普遍存在。因此氢键团簇的结构和性质对研究许多化学和生物的发生过程具有重要意义。水分子簇，又称水团簇、水簇、水分子团，是一种不连续的氢键结构形成的水分子簇合物。这些簇合物有的被实验所证实，有的通过理论计算推测存在。它们有多种存在的形式：在冰中、在晶格中以及在液态水中。其中最简单的就是二聚水（化学式：(H₂O)₂）。近年来，随着光谱科学和微观测试技术的发展以及分子轨道理论的介入，水分子簇的研究进入了量子时期，从而为揭示水分子簇存在形态的成因提供了实验和理论依据。

对水团簇的研究就是希望能够对水溶液行为作出分子水平定量描述。这直接关系到目前一些前沿难题的攻关: 如酸雨的形成，小水滴的成核机理等。此外水分子簇的弱相互作用普遍存在于生物超分子体系中, 如蛋白质的二级结构主要靠氢键作用形成稳定的构型。高水平的水分子簇间接环境的功效研究有望为深层次揭示化学、生命科学和信息科学等领域的本质问题提供有利工具。

2. 国内外研究现状分析

自从理论预测的二元水(h₂o)₂结构于1977年被dyke等人利用光谱测试证实后，关于水分子团簇的研究开始成为理论研究的热点之一。近年来，随着分子轨道理论及电子计算机的发展，水分子团簇的研究已经进入了量子化学时代，从而为水分子团簇的研究提供了强大的理论依据。

1977年dyke等人利用光谱测试证实了理论预测的二元水（h₂o)₂的结构。

1993 年xantheas 等人利用hf（hartree-fock）和mp2（二级微扰论）方法对s₆对称结构的水团簇(h₂o)_n (n=1-6)的结构及振动频率进行了研究。其中利用mp2 方法计算水团簇(h₂o)₂得到的解离能在实验值（-22.62.9kj/mol）的范围内。

3. 研究的基本内容与计划

本课题将采用量子化学的MP2和DFT方法，采用不同尺寸基组，选取不同大小的(H₂O)_n(n=2-4)团簇作为研究目标，理论分析其几何结构、电子结构、振动频率，并在考虑BSSE校正的基础上的计算解离能，分析水团簇分子的结构稳定性。所有计算采用Gaussian03W软件包来完成。

4. 研究创新点

确定最适合此体系的DFT方法和水团簇(H₂O)_n(n=2-4)的最稳定结构，理论分析水团簇的结构参数、解离能、电荷参数与团簇数目n的定量关系，揭示氢键在水团簇稳定结构中的重要作用。