Investigating the structures and properties of Au-Ge mixed clusters can give insight into the microscopic mechanisms in gold-catalyzed Ge films and can also provide valuable information for the production of germanium-based functional materials. In this work, size-selected anion photoelectron spectroscopy and theoretical calculations were used to explore the structural evolution and electronic properties of Au2Gen−/0 (n=1–8) clusters. It is found that the two Au atoms in Au2Gen−/0 (n=1–8) showed high coordination numbers and weak aurophilic interactions. The global minima of Au2Gen− anions and Au2Gen neutrals are in spin doublet and singlet states, respectively. Au2Gen− anions and Au2Gen neutrals showed similar structural features, except for Au2Ge4−/0 and Au2Ge5−/0. The C2v symmetric V-shaped structure is observed for Au2Ge1−/0, while Au2Ge2−/0 has a C2v symmetric dibridged structure. Au2Ge3−/0 can be viewed as the two Au atoms attached to different Ge–Ge bonds of Ge3 triangle. Au2Ge4− has two Au atoms edge-capping Ge4 tetrahedron, while Au2Ge4 neutral adopts a C2v symmetric double Au atoms face-capping Ge4 rhombus. Au2Ge5−8−/0 show triangular, tetragonal, and pentagonal prism-based geometries. Au2Ge6 adopts a C2v symmetric tetragonal prism structure and exhibits σ plus π double bonding characters.
References
[1]
Y.
Kamata
, Mater. Today
11
, 30
(2008
).[2]
R.
Pillarisetty
, Nature
479
, 324
(2011
).[3]
M.
Amato
, M.
Palummo
, R.
Rurali
, and S.
Ossicini
, Chem. Rev.
114
, 1371
(2014
).[4]
Z.
Luo
and A. W.
Castleman
, Acc. Chem. Res.
47
, 2931
(2014
).[5]
T.
Zhao
, Q.
Wang
, and P.
Jena
, ACS Energy Lett.
1
, 202
(2016
).[6]
P.
Jena
and Q.
Sun
, Chem. Rev.
118
, 5755
(2018
).[7]
G. R.
Burton
, C.
Xu
, C. C.
Arnold
, and D. M.
Neumark
, J. Chem. Phys.
104
, 2757
(1996
).[8]
Y.
Negishi
, H.
Kawamata
, H. T, M.
Gomei
, R.
Kishi
, F.
Hayakawa
, A.
Nakajima
, and K.
Kaya
, Chem. Phys. Lett.
269
, 199
(1997
).[9]
M.
Scheer
, R.
Bilodeau
, C. A.
Brodie
, and H. K.
Haugen
, Phys. Rev. A
58
, 2844
(1998
).[10]
Z. Y.
Lu
, C. Z.
Wang
, and K. M.
Ho
, Phys. Rev. B
61
, 2329
(2000
).[11]
B. X.
Li
and P. L.
Cao
, Phys. Rev. B
62
, 15788
(2000
).[12]
J.
Wang
, G.
Wang
, and J.
Zhao
, Phys. Rev. B
64
, 205411
(2001
).[13]
L. Z.
Zhao
, W. C.
Lu
, W.
Qin
, Q. J.
Zang
, C. Z.
Wang
, and K. M.
Ho
, Chem. Phys. Lett.
455
, 225
(2008
).[14]
D.
Bandyopadhyay
and P.
Sen
, J. Phys. Chem. A
114
, 1835
(2010
).[15]
S.
Bals
, S. V.
Aert
, C. P.
Romero
, K.
Lauwaet
, M. J. V.
Bael
, B.
Schoeters
, B.
Partoens
, E.
Ycelen
, P.
Lievens
, and G. V.
Tendeloo
, Nat. Commun.
3
, 897
(2012
).[16]
W.
An
, Phys. Chem. Chem. Phys.
20
, 25746
(2018
).[17]
D.
Wu
, R.
Shi
, Q.
Du
, X.
Wu
, X.
Liang
, X.
Huang
, L.
Sai
, and J.
Zhao
, J. Clust. Sci.
30
, 371
(2019
).[18]
L.
Wang
and J.
Zhao
, J. Chem. Phys.
128
, 024302
(2008
).[19]
X.
Zhang
, G.
Li
, and Z.
Gao
, Rapid Commun. Mass Spectrom.
15
, 1573
(2001
).[20]
J.
Lu
and S.
Nagase
, Chem. Phys. Lett.
372
, 394
(2003
).[21]
J.
Wang
and J. G.
Han
, J. Chem. Phys.
123
, 244303
(2005
).[22]
J.
Wang
and J. G.
Han
, J. Phys. Chem. B
110
, 7820
(2006
).[23]
J.
Wang
and J. G.
Han
, J. Phys. Chem. A
46
, 12670
(2006
).[24]
J.
Wang
and J. G.
Han
, Chem. Phys.
342
, 253
(2007
).[25]
Q.
Jing
, F. Y.
Tian
, and Y. X.
Wang
, J. Chem. Phys.
128
, 124319
(2008
).[26]
J.
Wang
and J. G.
Han
, J. Phys. Chem. A
112
, 3224
(2008
).[27]
W. J.
Zhao
and Y. X.
Wang
, Chem. Phys.
352
, 291
(2008
).[28]
S.
Furuse
, K.
Koyasu
, J.
Atobe
, and A.
Nakajima
, J. Chem. Phys.
129
, 064311
(2008
).[29]
W. J.
Zhao
and Y. X.
Wang
, J. Mol. Struct.: THEOCHEM.
901
, 18
(2009
).[30]
X. J.
Deng
, X. Y.
Kong
, X.
Liang
, B.
Yang
, H. G.
Xu
, X. L.
Xu
, G.
Feng
, and W. J.
Zheng
, J. Chem. Phys.
147
, 234310
(2017
).[31]
X.
Liang
, X.
Kong
, S. J.
Lu
, Y.
Huang
, J.
Zhao
, H. G.
Xu
, W.
Zheng
, and X. C.
Zeng
, J. Phys.: Condens. Matter
30
, 335501
(2018
).[32]
X. J.
Deng
, X. Y.
Kong
, X. L.
Xu
, H. G.
Xu
, and W. J.
Zheng
, Chem Phys Chem
15
, 3987
(2014
).[33]
X. J.
Deng
, X. Y.
Kong
, X.
Liang
, B.
Yang
, H. G.
Xu
, X. L.
Xu
, G.
Feng
, and W. J.
Zheng
, J. Chem. Phys.
147
, 234310
(2017
).[34]
X. J.
Deng
, X. Y.
Kong
, H. G.
Xu
, X. L.
Xu
, G.
Feng
, and W. J.
Zheng
, J. Phys. Chem. C
119
, 11048
(2015
).[35]
X. J.
Deng
, X. Y.
Kong
, X. L.
Xu
, H. G.
Xu
, and W. J.
Zheng
, RSC Adv.
4
, 25963
(2014
).[36]
X. J.
Deng
, X. Y.
Kong
, X. L.
Xu
, H. G.
Xu
, and W. J.
Zheng
, Chin. J. Chem. Phys.
29
, 123
(2016
).[37]
A.
Fert
, V.
Cros
, and J.
Sampaio
, Nat. Nanotechnol.
8
, 152
(2013
).[38]
V.
Franco
, J. S.
Blazquez
, B.
Ingale
, and A.
Conde
, Annu. Rev. Mater. Res.
42
, 305
(2012
).[39]
F.
Albertini
, D.
Negri
, L.
Pareti
, E. B.
Watts
, Z.
Arnold
, J.
Kamarad
, G.
Calestani
, A.
Deriu
, and S.
Besseghin
, J. Appl. Phys.
96
, 2110
(2004
).[40]
A.
Brataas
, A. D.
Kent
, and H.
Ohno
, Nat. Mater.
11
, 372
(2012
).[41]
X. Z.
Yu
, N.
Kanazawa
, Y.
Onose
, K.
Kimoto
, W. Z.
Zhang
, S.
Ishiwata
, Y.
Matsui
, and Y.
Tokura
, Nat. Mater.
10
, 106
(2011
).[42]
Y.
Jin
, G.
Maroulis
, X.
Kuang
, L.
Ding
, C.
Lu
, J.
Wang
, J.
Lv
, C.
Zhang
, and M.
Ju
, Phys. Chem. Chem. Phys.
17
, 13590
(2015
).[43]
Y.
Jin
, Y.
Tian
, X.
Kuang
, C.
Zhang
, C.
Lu
, J.
Wang
, J.
Lv
, L.
Ding
, and M.
Ju
, J. Phys. Chem. A
119
, 6738
(2015
).[44]
X. X.
Xia
, A.
Hermann
, X. Y.
Kuang
, Y. Y.
Jin
, C.
Lu
, and X. D.
Xing
, J. Phys. Chem. C
120
, 677
(2016
).[45]
W. G.
Sun
, J. J.
Wang
, C.
Lu
, X. X.
Xia
, X. Y.
Kuang
, and A.
Hermann
, Inorg. Chem.
56
, 1241
(2017
).[46]
P.
Pyykkö
, Chem. Rev.
88
, 563
(1988
).[47]
P.
Pyykkö
, Angew. Chem. Int. Ed.
43
, 4412
(2004
).[48]
J. P.
Desclaux
and P.
Pyykkö
, Chem. Phys. Lett.
39
, 300
(1976
).[49]
J.
Lin
, S.
Zhang
, W.
Guan
, G.
Yang
, and Y.
Ma
, J. Am. Chem. Soc.
140
, 9545
(2018
).[50]
B.
Kiran
, X.
Li
, H. J.
Zhai
, L. F.
Cui
, and L. S.
Wang
, Angew. Chem. Int. Ed.
43
, 2125
(2004
).[51]
R. A.
Wood
, J. Appl. Phys.
36
, 1490
(1965
).[52]
T. M.
Berlicki
, E.
Murawski
, M.
Muszynski
, S. J.
Osadnik
, and E. L.
Prociow
, Sensor. Actuat. A
50
, 183
(1995
).[53]
X. X.
Wang
, M.
Getaneh
, C. J.
Martoff
, and E.
Kaczanowicz
, J. Appl. Phys.
85
, 8274
(1999
).[54]
A.
Spiekermann
, S.
Hoffmann
, F.
Kraus
, and T. F.
Fassler
, Angew. Chem. Int. Ed.
46
, 1638
(2007
).[55]
C.
Schenk
and A.
Schnepf
, Angew. Chem. Int. Ed.
46
, 5314
(2007
).[56]
M. E.
Dávila
, L.
Xian
, S.
Cahangirov
, A.
Rubio
, and G.
Le Lay
, New J. Phys.
16
, 095002
(2014
).[57]
X. J.
Li
and K. H.
Su
, Theor. Chem. Acc.
124
, 345
(2009
).[58]
B. T.
Truong
and M. T.
Nguyen
, J. Phys. Chem. A
115
, 9993
(2011
).[59]
[60]
[61]
J. M.
Goicoechea
and J. E.
McGrady
, Dalton Trans.
44
, 6755
(2015
).[62]
D.
McDermott
and K. E.
Newman
, Eur. Phys. J. D
69
, 90
(2015
).[63]
S. J.
Lu
, L. R.
Hu
, X. L.
Xu
, H. G.
Xu
, H.
Chen
, and W. J.
Zheng
, Phys. Chem. Chem. Phys.
18
, 20321
(2016
).[64]
Q. T.
Tran
, S. J.
Lu
, L. J.
Zhao
, X. L.
Xu
, H. G.
Xu
, V. T.
Tran
, J.
Li
, and W. J.
Zheng
, J. Phys. Chem. A
122
, 3374
(2018
).[65]
H. G.
Xu
, Z. G.
Zhang
, Y.
Feng
, J.
Yuan
, Y.
Zhao
, and W.
Zheng
, Chem. Phys. Lett.
487
, 204
(2010
).[66]
G. W. T. M. J.
Frisch
, H. B.
Schlegel
, G. E.
Scuseria
, M. A.
Robb
, J. R.
Cheeseman
, G.
Scalmani
, V.
Barone
, G. A.
Petersson
, H.
Nakatsuji
, X.
Li
, M.
Caricato
, A.
Marenich
, J.
Bloino
, B. G.
Janesko
, R.
Gomperts
, B.
Mennucci
, H. P.
Hratchian
, J. V.
Ortiz
, A. F.
Izmaylov
, J. L.
Sonnenberg
, D.
Williams-Young
, F.
Ding
, F.
Lipparini
, F.
Egidi
, J.
Goings
, B.
Peng
, A.
Petrone
, T.
Henderson
, D.
Ranasinghe
, V. G.
Zakrzewski
, J.
Gao
, N.
Rega
, G.
Zheng
, W.
Liang
, M.
Hada
, M.
Ehara
, K.
Toyota
, R.
Fukuda
, J.
Hasegawa
, M.
Ishida
, T.
Nakajima
, Y.
Honda
, O.
Kitao
, H.
Nakai
, T.
Vreven
, K.
Throssell
, J. A.
Montgomery
, Jr., J. E.
Peralta
, F.
Ogliaro
, M.
Bearpark
, J. J.
Heyd
, E.
Brothers
, K. N.
Kudin
, V. N.
Staroverov
, T.
Keith
, R.
Kobayashi
, J.
Normand
, K.
Raghavachari
, A.
Rendell
, J. C.
Burant
, S. S.
Iyengar
, J.
Tomasi
, M.
Cossi
, J. M.
Millam
, M.
Klene
, C.
Adamo
, R.
Cammi
, J. W.
Ochterski
, R. L.
Martin
, K.
Morokuma
, O.
Farkas
, J. B.
Foresman
, and D. J.
Fox
, Gaussian 09, Revision A.02, Wallingford CT
: Gaussian, Inc
. (2009
).[67]
J.
Lv
, Y. C.
Wang
, L.
Zhu
, and Y. M.
Ma
, J. Chem. Phys.
137
, 084104
(2012
).[68]
S. J.
Lu
, H. G.
Xu
, X. L.
Xu
, and W. J.
Zheng
, J. Phys. Chem. C
121
, 11851
(2017
).[69]
S. J.
Lu
, L. S.
Wu
, and F.
Lin
, Chem. Phys. Lett.
707
, 108
(2018
).[70]
S. J.
Lu
, L. S.
Wu
, and F.
Lin
, Comput. Theor. Chem.
1139
, 102
(2018
).[71]
S. J.
Lu
, X. L.
Xu
, H. G.
Xu
, and W. J.
Zheng
, J. Chem. Phys.
148
, 244306
(2018
).[72]
S. J.
Lu
, L. S.
Wu
, and F.
Lin
, Chem. Phys. Lett
709
, 60
(2018
).[73]
S. J.
Lu
, X. L.
Xu
, G. J.
Cao
, H. G.
Xu
, and W. J.
Zheng
, J. Phys. Chem. C
122
, 2391
(2018
).[74]
S. J.
Lu
, X. L.
Xu
, G.
Feng
, H. G.
Xu
, and W. J.
Zheng
, J. Phys. Chem. C
120
, 25628
(2016
).[75]
A. D.
Becke
, J. Chem. Phys.
98
, 1372
(1993
).[76]
A. D.
Becke
, J. Chem. Phys.
98
, 5648
(1993
).[77]
C.
Lee
, W.
Yang
, and R. G.
Parr
, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys.
37
, 785
(1988
).[78]
P. J.
Stephens
, F. J.
Devlin
, C. F.
Chabalowski
, and M. J.
Frisch
, J. Phys. Chem.
98
, 11623
(1994
).[79]
V.
Rassolov
, J. A.
Pople
, M.
Ratner
, and T. L.
Windus
, J. Chem. Phys.
109
, 1223
(1998
).[80]
P. J.
Hay
and W. R.
Wadt
, J. Chem. Phys.
82
, 299
(1985
).[81]
J. P.
Blaudeau
, M. P.
McGrath
, L. A.
Curtiss
, and L.
Radom
, J. Chem. Phys.
107
, 5016
(1997
).[82]
M.
Dolg
, U.
Wedig
, H.
Stoll
, and H.
Preuss
, J. Chem. Phys.
86
, 866
(1987
).[83]
G. D.
Purvis
and R. J.
Bartlett
, J. Chem. Phys.
76
, 1910
(1982
).[84]
G. E.
Scuseria
and H. F.
Schaefer
, J. Chem. Phys.
90
, 3700
(1989
).[85]
K. A.
Peterson
, D.
Figgen
, M.
Dolg
, and H.
Stoll
, J. Chem. Phys.
126
, 124101
(2007
).[86]
K. A.
Peterson
, J. Chem. Phys.
119
, 11099
(2003
).[87]
R.
Naaman
and Z.
Vager
, In the Structure of Small Molecules and Ions, New York
: Plenum Press
, 1115
(1988
).[88]
J. P.
Foster
and F.
Weinhold
, J. Am. Chem. Soc.
102
, 7211
(1980
).[89]
A. E.
Reed
and F.
Weinhold
, J. Chem. Phys.
78
, 4066
(1983
).[90]
A. E.
Reed
, R. B.
Weinstock
, and F.
Weinhold
, J. Chem. Phys.
83
, 735
(1985
).[91]
A. E.
Reed
and F.
Weinhold
, J. Chem. Phys.
83
, 1736
(1985
).[92]
J. E.
Carpenter
, PhD. Thesis, University of Wisconsin
, (1987
).[93]
J. E.
Carpenter
and F.
Weinhold
, J. Mol. Struct.: THEOCHEM
169
, 41
(1988
).[94]
A. E.
Reed
, L. A.
Curtiss
, and F.
Weinhold
, Chem. Rev.
88
, 899
(1988
).[95]
T.
Lu
and F.
Chen
, J. Comput. Chem.
33
, 580
(2012
).[96]
E. D.
Glendening
, C. R.
Landis
, and F.
Weinhold
, WIREs Comput. Mol. Sci.
2
, 1
(2012
).[97]
A. E.
Reed
and F.
Weinhold
, J. Chem. Phys.
83
, 1736
(1985
).[98]
J.
Akola
, M.
Manninen
, H.
Hakkinen
, U.
Landman
, X.
Li
, and L. S.
Wang
, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys.
60
, 297
(1999
).[99]
D. J.
Tozer
and N. C.
Handy
, J. Chem. Phys.
109
, 10180
(1998
).[100]
S. J.
Lu
, X. L.
Xu
, G. J.
Cao
, H. G.
Xu
, and W. J.
Zheng
, J. Chem. Phys.
149
, 174314
(2018
).[101]
A.
Neckel
and G.
Sodeck
, Monatsh. Chem.
103
, 367
(1972
).[102]
I.
Shima
, M. S.
Babab
, and K. A.
Gingerichb
, Chem. Phys.
277
, 9
(2002
).[103]
B. M.
Smirnov
and A. S.
Yatsenko
, Physics-Uspekhi
39
, 211
(1996
).[104]
B.
Simard
and P. A.
Hackett
, J. Mol. Spectrosc.
142
, 310
(1990
).[105]
R. W. G.
Wyckoff
, Crystal Structures, New York
: Interscience
(1963
).[106]
X. Q.
Liang
, X. J.
Deng
, S. J.
Lu
, X. M.
Huang
, J. J.
Zhao
, H. G.
Xu
, W. J.
Zheng
, and X. C.
Zeng
, J. Phys. Chem. C
121
, 7037
(2017
).[107]
L.
Pauling
, J. Am. Chem. Soc.
54
, 3570
(1932
).
This content is only available via PDF.
© 2019 Chinese Physical Society.
2019
Chinese Physical Society
You do not currently have access to this content.
