コンモップの安定性、電子および触媒特性（n = 1〜5）クラスター：DFT研究

コンテキスト：クラスターの安定性、電子特性、および触媒活性の調査は、触媒設計、材料科学、エネルギー変換と貯蔵、環境保護に重要な用途と意味をもたらします。この研究の目的は、これらの関連分野での進歩を促進することを目指して、クラスターコンモップ（n = 1〜5）のユニークな機能を掘り下げることを目指しています。分析から得られた結果は、主に立体構造によって特徴付けられる10のクラスターの安定した構成を明らかにしました。さらに、クラスターのエネルギーは、原子断片化エネルギーと原子結合エネルギーの計算によって示されるように、成長中に連続的に増加することがわかりました。研究者は、自然集団分析（NPA）電荷の分析を実施しました。これは、CO原子が電子ドナーとして作用し、PおよびMO原子がクラスター内の電子受容体として作用することを明らかにしました。さらに、静電ポテンシャルの検査では、COおよびMO原子が求核性傾向を示す一方で、P原子が電気球特性を示したことが示されました。さらに、状態の密度曲線、HOMOおよびLUMO軌道、およびクーパーマンの定理がクラスターコンモップ（n = 1〜5）に適用されました。触媒としての可能性に光を当てます。調査結果は、これらのクラスターの既存の知識に貢献し、この分野でのさらなる研究と探求の基礎を提供します。 方法：この研究では、クラスターコンモップ（n = 1〜5）を採用して材料の局所構造をシミュレートし、金属原子の影響を受ける安定性、電子特性、および触媒特性を調査できるようにしました。金属原子の数を体系的に増やし、クラスターサイズを拡大することにより、これらの特性の変動を調査しました。密度汎関数理論（DFT）計算は、Gaussian09ソフトウェアパッケージに実装されたB3LYPハイブリッド関数を使用して実行されました。Clusters Conmop（n = 1〜5）は、DEF2-TZVP量子化レベルで最適化計算と振動分析を受け、異なるスピンマルチプレット度の最適化された構成をもたらしました。最適化された構成の安定性、電子特性、および触媒特性のデータの特性評価とグラフィカルな表現のために、さまざまな計算ツールを利用しました。具体的には、量子化学ソフトウェアGaussView、Wave関数分析ソフトウェアMultiWFNが採用されました。これらの計算ツールの包括的な利用を通じて、クラスターコンモップ（n = 1〜5）の安定性、電子特性、および触媒特性と、異なる金属原子への依存性に関する貴重な洞察を得ました。

CONTEXT: The investigation of the stability, electronic properties, and catalytic activity of clusters ConMoP holds significant applications and implications in catalyst design, materials science, energy conversion and storage, and environmental protection. The study aims to delve into the unique features of the clusters ConMoP(n = 1 ~ 5), aiming to drive advancements in these related fields. The results obtained from the analysis revealed the stable configurations of the ten clusters, primarily characterized by steric structures. Furthermore, the energy of the clusters was found to increase continuously during growth, as indicated by calculations of atomic fragmentation energy and atomic binding energy. The researchers conducted an analysis of the Natural Population Analysis(NPA) charge, which revealed that Co atoms acted as electron donors, while P and Mo atoms acted as electron acceptors within the clusters. Additionally, an examination of the electrostatic potential indicated that Co and Mo atoms displayed nucleophilic tendencies, while P atoms exhibited electrophilic characteristics. Moreover, the density of states curves, HOMO and LUMO orbitals, and Kooperman's theorem were applied to the clusters ConMoP(n = 1 ~ 5).Through this study, a deeper understanding of the properties and behavior of clusters ConMoP has been achieved, shedding light on their potential as catalysts. The findings contribute to the existing knowledge of these clusters and provide a basis for further research and exploration in this field. METHODS: In this study, we employed the clusters ConMoP(n = 1 ~ 5) to simulate the local structure of the material, enabling us to investigate the stability, electronic properties, and catalytic properties influenced by the metal atoms. By systematically increasing the number of metal atoms and expanding the cluster size, we explored the variations in these properties. Density functional theory (DFT) calculations were performed using the B3LYP hybrid functional implemented in the Gaussian09 software package. The clusters ConMoP(n = 1 ~ 5) underwent optimization calculations and vibrational analysis at the def2-tzvp quantization level, resulting in optimized configurations with different spin multiplet degrees. For data characterization and graphical representation of the stability, electronic properties, and catalytic properties of the optimized configurations, we utilized a range of computational tools. Specifically, the quantum chemistry software GaussView, wave function analysis software Multiwfn were employed. Through the comprehensive utilization of these computational tools, we gained valuable insights into the stability, electronic properties, and catalytic properties of the clusters ConMoP(n = 1 ~ 5) and their dependence on different metal atoms.