The geometric structures, relative stabilities, growth-pattern behaviors, and electronic properties of neutral and charged CsAun(0,±1) clusters have been systematically investigated with the general gradient approximation (GGA) exchange correlation density functional theory (TPSSTPSS) and a relativistic effective core potential, together with a vibrational frequency anslysis. The optimized geometric structures show that the ground-state structures have three-dimensional (3D) structures from n = 4 and that the doped Cs atoms tend to locate at the symmetry and surface position. One gold-atom-capped CsAun−1(0,±1) structure for CsAun(0,±1) clusters with increasing number of Au atoms is the dominant growth pattern. The total energies and the averaged atomic binding energies exhibit a sequence of CsAun− > CsAun > CsAun+ , which indicates that the stability of anionic CsAun− clusters is higher than that of neutral CsAun clusters and that the CsAun clusters is more stable than the cationic CsAun+ clusters. The relative stabilities are examined based on the analysis of the averaged atomic binding energy and the second-order difference energy, and the results indicate that the CsAu3, CsAu6+ and CsAu2− clusters are the most stable clusters. Based on the analysis of the frontier molecular orbitals, we find that the CsAun(0,±1) (n = 1 − 10) clusters can more easily acquire electrons and that the loss of electrons is difficult. The highest occupied-lowest unoccupied molecular orbital (HOMO-LUMO) gaps exhibit significant even-odd oscillation behavior. The higher gaps are exhibited by neutral CsAun clusters with odd numbers of gold atoms and ionic CsAun±1 clusters with even numbers of gold atoms. Especially, the CsAu3, CsAu6+ and CsAu6− clusters have the highest HOMO-LUMO gaps, which proves again that CsAu3, CsAu6+ and CsAu2− clusters are the most stable and the magic structures. Because of the electronegativity of Au is higher than that of the Cs atom, the charge transfers from the Cs atoms to the Aun frames in the CsAun+1 clusters. Furthermore, we have calculated the dissociation energies and found that the CsAun+ clusters have lower dissociation energies. This indicates that CsAun+ clusters are easy to dissociate and less stable. The dissociation energies of the CsAun and the CsAun− clusters exhibit a generally opposite odd-even behavior.

中文翻译：

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对双金属 CsAu(0,±1)n 簇的几何结构、稳定性和电子特性的系统搜索

已使用一般梯度近似 (GGA) 交换相关密度泛函理论 (TPSSTPSS) 和相对论系统研究了中性和带电 CsAun(0,±1) 簇的几何结构、相对稳定性、生长模式行为和电子特性。有效的核心潜力，以及振动频率分析。优化的几何结构表明基态结构具有从 n = 4 开始的三维 (3D) 结构，并且掺杂的 Cs 原子倾向于位于对称和表面位置。随着金原子数量的增加，CsAun(0,±1) 簇的一种金原子封盖的 CsAun−1(0,±1) 结构是主要的生长模式。总能量和平均原子结合能表现出 CsAun− > CsAun > CsAun+ 的序列，这表明阴离子CsAun-簇的稳定性高于中性CsAun簇，并且CsAun簇比阳离子CsAun+簇更稳定。基于平均原子结合能和二阶差分能的分析检查相对稳定性，结果表明CsAu3、CsAu6+和CsAu2-簇是最稳定的簇。基于前沿分子轨道的分析，我们发现CsAun(0,±1) (n = 1 − 10) 团簇更容易获得电子，并且电子的丢失困难。最高占据 - 最低未占据分子轨道（HOMO-LUMO）间隙表现出显着的奇偶振荡行为。具有奇数个金原子的中性 CsAun 簇和具有偶数个金原子的离子 CsAun±1 簇表现出更高的间隙。特别是CsAu3、CsAu6+和CsAu6−簇具有最高的HOMO-LUMO间隙，这再次证明CsAu3、CsAu6+和CsAu2−簇是最稳定和神奇的结构。由于 Au 的电负性高于 Cs 原子的电负性，电荷从 Cs 原子转移到 CsAun+1 簇中的 Aun 框架。此外，我们计算了解离能，发现 CsAun+ 簇具有较低的解离能。这表明 CsAun+ 簇容易解离且稳定性较差。CsAun 和 CsAun− 簇的解离能表现出通常相反的奇偶行为。CsAu6+ 和 CsAu6− 簇具有最高的 HOMO-LUMO 间隙，这再次证明 CsAu3、CsAu6+ 和 CsAu2− 簇是最稳定和神奇的结构。由于 Au 的电负性高于 Cs 原子的电负性，电荷从 Cs 原子转移到 CsAun+1 簇中的 Aun 框架。此外，我们计算了解离能，发现 CsAun+ 簇具有较低的解离能。这表明 CsAun+ 簇容易解离且稳定性较差。CsAun 和 CsAun− 簇的解离能表现出通常相反的奇偶行为。CsAu6+ 和 CsAu6− 簇具有最高的 HOMO-LUMO 间隙，这再次证明 CsAu3、CsAu6+ 和 CsAu2− 簇是最稳定和神奇的结构。由于 Au 的电负性高于 Cs 原子的电负性，电荷从 Cs 原子转移到 CsAun+1 簇中的 Aun 框架。此外，我们计算了解离能，发现 CsAun+ 簇具有较低的解离能。这表明 CsAun+ 簇容易解离且稳定性较差。CsAun 和 CsAun− 簇的解离能表现出通常相反的奇偶行为。由于 Au 的电负性高于 Cs 原子的电负性，电荷从 Cs 原子转移到 CsAun+1 簇中的 Aun 框架。此外，我们计算了解离能，发现 CsAun+ 簇具有较低的解离能。这表明 CsAun+ 簇容易解离且稳定性较差。CsAun 和 CsAun− 簇的解离能表现出通常相反的奇偶行为。由于 Au 的电负性高于 Cs 原子的电负性，电荷从 Cs 原子转移到 CsAun+1 簇中的 Aun 框架。此外，我们计算了解离能，发现 CsAun+ 簇具有较低的解离能。这表明 CsAun+ 簇容易解离且稳定性较差。CsAun 和 CsAun− 簇的解离能表现出通常相反的奇偶行为。