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Structure evolution of chromium-doped boron clusters: toward the formation of endohedral boron cages

机译：铬掺杂硼团簇的结构演化：向内面硼笼的形成

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The electron-deficient nature of boron endows isolated boron clusters with a variety of interesting structural and bonding properties that can be further enriched through metal doping. In the current work, we report the structural and electronic properties of a series of chromium-doped boron clusters. The global minimum structures for CrB _( n ) clusters with an even number of n ranging from 8 to 22 are proposed through extensive first-principles swarm-intelligence structure searches. Half-sandwich structures are found to be preferred for CrB _(8) , CrB _(10) , CrB _(12) and CrB _(14) clusters and to transform to a drum-like structure at CrB _(16) cluster. Endohedral cage structures with the Cr atom located at the center are energetically most favorable for CrB _(20) and CrB _(22) clusters. Notably, the endohedral CrB _(20) cage has a high symmetry of D _(2d) and a large HOMO–LUMO gap of 4.38 eV, whose stability is attributed to geometric fit and formation of an 18-electron closed-shell configuration. The current results advance our understanding of the structure and bonding of metal-doped boron clusters.
机译：硼的电子缺陷性质赋予了孤立的硼簇以各种有趣的结构和键合特性，这些特性可以通过金属掺杂进一步丰富。在当前的工作中，我们报告了一系列铬掺杂硼团簇的结构和电子性质。通过广泛的第一性原理群智能结构搜索，提出了偶数个n范围为8至22的CrB_（n）簇的全局最小结构。发现半三明治结构对于CrB _（8），CrB _（10），CrB _（12）和CrB _（14）簇是优选的，并在CrB _（16）簇处转变为鼓状结构。对于CrB _（20）和CrB _（22）团簇，Cr原子位于中心的内面笼状结构在能量上最有利。值得注意的是，内面CrB _（20）笼具有高的D _（2d）对称性和4.38 eV的大HOMO-LUMO间隙，其稳定性归因于几何拟合和18电子闭壳结构的形成。目前的结果使我们对金属掺杂的硼团簇的结构和结合有了更深入的了解。

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