水分子在不同电荷态的重离子作用下的离化作用

运用含时密度泛函理论和局域密度近似方法,计算了水分子H2O在速度为12.5 a0/fs的重离子C+和C2+作用下产生的各种电荷态的水分子离子的几率,平均逃逸电子数和偶极矩的变化随时间的演化.计算结果表明,在重离子势最大时,电偶极矩的变化最大;重离子远离分子时,重离子的电荷态越高,产生高电荷态分子的几率反而越小.     

H2O分子在不同电荷态的重离子作用下的离化

利用含时密度泛函理论和局域密度近似方法，计算了H2O分子在速度为12．5α0／fs的重离子C^＋和C^2＋作用下产生的各种电荷态的H2O分子离子的几率、平均逃逸电子数和偶极矩的变化随时间的演化。计算结果表明，在重离子势最大时，电偶极矩的变化最大，重离子的电荷态越高，得到高电荷态H2O分子的几率越大；重离子远离分子时，电偶极矩的变化趋于平缓。The time-dependent density functional theory （TDDFT） and local density approximation （LDA） are used to calculate the dipole moment changes, the ionization probabilities of the H20 molecule and the time-dependent probabilities of escaped electrons in the process of excitation of H2O molecule by C^＋ , C^2＋ with energy of 2.3 MeV/u. It is shown that the dipole moment changes of H2O are the greatest and the higher the charge staate of heavy ion, the bigger the probabilities of the high charge state of H2O molecule at maximal heavy ion potential. The dipole moment changes slightly when heavy ion leaved far from molecule.     

含芴酮的低聚物的激发态特征研究

采用量子化学计算方法和跃迁密度及电荷差分密度分析方法对含芴酮的低聚物激发态性质进行理论研究。计算得到的跃迁能和振子强度与实验数据一致。跃迁密度分析显示跃迁偶极矩的大小和方向,电荷差分密度分析揭示了分子间电荷转移的方向和结果。研究表明含芴酮的低聚物在光诱导下产生的第一激发态为分子内电荷转移激发态,而第五激发态为局域激发态。跃迁密度矩阵分析和电荷差分密度的理论分析结果易于理解含芴酮低聚物的激发态特性。     

含芴酮的低聚物的激发态特征研究

采用量子化学计算方法和跃迁密度及电荷差分密度分析方法对含芴酮的低聚物激发态性质进行理论研究。计算得到的跃迁能和振子强度与实验数据一致。跃迁密度分析显示跃迁偶极矩的大小和方向,电荷差分密度分析揭示了分子间电荷转移的方向和结果。研究表明含芴酮的低聚物在光诱导下产生的第一激发态为分子内电荷转移激发态,而第五激发态为局域激发态。跃迁密度矩阵分析和电荷差分密度的理论分析结果易于理解含芴酮低聚物的激发态特性。     

碱金属团簇Na2在重离子作用下的离化

在时间相关的局域密度近似理论框架下研究了重离子Ar8+ 和碱金属团簇Na2 随时间演化的相互作用 .给出了电子系统的总能量 ,产生Na2 的各种电荷态的几率和Na2 价电子的平均逃逸数等物理量随时间的演化 ,进而得到了Na2 的离化几率 .在快重离子与团簇作用中 ,可以得到低激发态的团簇离子. Based on the Time Dependent Local Density Approximation(TDLDA), the processes of excitation of sodium clusters by highly charged Ar 8+ions are simulated. The time-dependent probabilities of escaped electrons are obtained, furthermore, the ionization probabilities of the Na 2clusters are deduced.In fast ion-cluster collisions, Na 2cluster ions can be produced with minimum or even no excitation of the cluster itself     

超短脉冲激光在有机分子材料中的动力学过程研究

利用从头计算方法，在密度泛函理论上，计算了分子的电子结构和电偶极矩.通过求解麦克斯韦-布洛赫方程，研究了超短脉冲激光与硝基苯胺分子材料的相互作用，着重分析了分子的固有偶极矩对脉冲激光波形、频谱成分以及分子能级占有率产生的影响.研究结果表明，慢变幅近似和旋波近似不能很好地描述超短脉冲在PNA分子介质中传播.分子的固有偶极矩进一步使脉冲传播背离面积定理，引起了脉冲更快地分裂.当脉冲激光在PNA分子介质中以电荷转移态的激发能共振传播时，脉冲激光频谱中明显地出现了二次谐波成分，显示了该分子具有较强的双光子吸收性质. 关键词： 超短脉冲激光 硝基苯胺分子 麦克斯韦-布洛赫方程     

外电场下TCNQ的激发与光谱性质研究

采用密度泛函B3PLY方法优化了不同外电场下TCNQ分子的基态稳定构型、电偶极矩和分子的总能量，并且分析了TCNQ分子的HOMO-2到LUMO+2轨道的能量变化。然后利用杂化CIS-DFT方法在同样的基组下计算了外电场下TCNQ分子的前9个激发态的激发能、波长和振子强度，结果表明在没有外电场的情况下，TCNQ分子只有一个激发态能够激发，从基态跃迁到第1激发态。在有外电场的作用下，总能量随外电场的增加而逐渐减少，偶极矩随外电场的增加而不断增加。其前线轨道的能量也随外电场的增加不断减少，轨道分布也受外电场很大的影响。另外，外电场对TCNQ分子的激发波长也产生了一定影响。     

碳纳米管阵列水渗透性质的研究

碳纳米管阵列组成的碳纳米管分子膜在生物学分子器件等方面有重要应用. 本文利用分子动力学方法计算研究水分子对(11, 11)碳纳米管阵列的渗透过程. 结果发现, 只有当阵列间隙面积大于57.91 Ų时, 水分子才能进入阵列间隙中, 并揭示了碳管内部、阵列间隙内水分子结构随相邻碳管间距变化的演化趋势以及管内外水分子电偶极矩的分布特性.     

飞秒强激光场中水分子的电离激发

本文运用含时密度泛函理论和分子动力学非绝热耦合的方法, 研究了水分子在不同极化方向的激光场中的电离和动力学行为. 计算结果表明, 对应相同的极化方向, 随着激光强度的增加, 水分子的电离增强; 对于相同强度的激光, 当激光极化方向沿水分子对称轴方向时, 水分子的电离最强, 当激光极化方向垂直水分子对称轴方向时, 水分子电离受到最大程度的抑制. 对水分子偶极矩的研究表明, 当分子处于线性响应区域时, x方向的激光只能激发起x方向的偶极振动而y方向的激光只能激发起y方向的偶极振动. 对水分子的键长和键角的研究表明, 在激光场中水分子的键长变长, 键角变大, 但变化幅度随着激光极化角的增大而减小. 此外, 研究还发现, 虽然在不同极化方向的激光脉冲的驱动下, 水分子OH键的振动频率与激光频率相当, 在脉冲关闭后, 振动频率减小, 但激光场的极化方向对水分子振动模式具有选择性. 关键词： 含时密度泛函理论 分子动力学 水分子 电离     

表面等离极化激元对电荷输运影响的自洽场理论研究Ⅱ——MIM体系分子轨道场的计算与分析

采用自洽场方法计算MIM体系在电场作用下分子场系数、态密度和局域电子态密度的变化.结果表明，分子场系数分布呈现弦函数形式；随电场增大，能带向深能量延伸并且能级峰间分离的更明显，以及构成电流通道的3d_m群原子轨道交叠态的重叠量增大，提高 了电荷输运的能力.该分析为探讨SPP对电荷输运影响的建立奠定了基础. 关键词： 分子轨道场系数 电流通道 态密度 局域电子态密度     

C_2H_2@C_(60)在飞秒激光作用下的分子动力学模拟

本文用含时密度泛函模拟了体系在外场为强激光场时的非线性光学性.并计算了C_2H_2@C_(60)和孤立C_2H_2分子在飞秒激光中分子的动力学过程,发现体系在脉冲激光作用的时间段内迅速电离,然后随时间演化也会发生持续的电离,这时的电离率不太高.在整个分子动力学过程中,可以观察到C_(60)内的小分子原子发生化学键的断裂和重组的行为,C_(60)结构在此过程中慢慢发生膨胀,最后分子键发生断裂,形成很多单电荷或者多电荷离子.同时发现体系被电离和解离的程度与激光的偏振方向有很大的关系.当激光偏振方向平行于分子轴时,分子发生共振的几率很大,能够产生丰富的碎片离子;垂直于分子轴时,共振的几率几乎为0,仅有母体离子出现.本文还发现当飞秒激光的偏振方向与分子轴平行时,能从氢化分子中有效提取H原子.     

Ar^＋和He^＋离子与C60碰撞后富勒希离子的激发机制

C60在与重离子作用下的激发机制与入射离子能量、质量及电荷态有关。核阻止主要出现在低能重离子与G60的碰撞中；而高能轻离子作用下，电子阻止迅速增强，成为主要的激发方式。本中直接观察到由弹性碰撞引起的C^ 峰，及其丰度依赖于入射离子的质量。同时我们还发现电子阻止随入射离子能量(7-20keV)增大相应增加，这与绝热量子分子动力学计算的结果一致。     

电子自金属电极向Fe^3＋（H2O）6离子转移的几率

用微扰法计算了电子自金属电极向Ｆｅ３＋（Ｈ２Ｏ）６离子转移的几率，其中，利用了Ｆｅ２＋离子３ｄ态被六个配位水分子微扰后的波函数。     

核黄素在不同极性溶剂中的光谱特性研究

实验测得核黄素在水、二甲基亚砜(DMSO)和三氯甲烷三种不同极性溶剂中的稳态吸收光谱、荧光光谱和时间分辨荧光光谱,研究了溶剂对核黄素光谱性质的影响。实验结果表明,在不同极性的溶剂中,核黄素的吸收峰位置几乎不变,而荧光光谱峰值随着溶剂极性的增大而出现红移。这是由于溶质分子的电子激发及溶剂化效应引起的电子重新分布导致它在极性溶剂中第一激发单重态能级的变化。在时间分辨荧光光谱实验中,核黄素在水溶液中荧光寿命也高于在其他两种溶剂中,荧光寿命的延长可归因于核黄素与氢键对体溶剂之间的分子间氢键相互作用。应用Gaussian09软件,采用密度泛函理论和含时密度泛函理论,结合基于密度的溶剂化模型,对不同极性溶剂中的核黄素分子进行基态和激发态优化和计算。通过前线分子轨道分析,核黄素的受激跃迁属于苯环和含氮杂环上的π电子向苯环及C N,C O共轭双键的反键轨道π*的跃迁。分子偶极矩的计算结果表明,核黄素分子的第一激发态偶极矩大于基态偶极矩,偶极矩的增大,导致溶质与溶剂分子之间的相互作用的增大。而溶剂分子与溶质分子基态和激发态的相互作用程度不同,使得吸收峰和荧光峰出现不同变化情况。极性越大的溶剂越有利于对激发态的稳定作用,使激发态能量降低,相应的发射波长发生红移。最后,通过分子表面静电势和弱相互作用分析,在水溶剂中考虑氢键作用对核黄素分子光谱的影响。多聚体结构的理论吸收和发射峰值更接近实验结果,说明多聚体结构合理。水分子二聚体与核黄素形成的环状结构,有利于提高核黄素分子的刚性,有利于荧光的发射,减少非辐射跃迁的几率,荧光寿命延长。     

铯原子里德堡态Stark能量及电偶极矩的测量和理论计算

里德堡原子由于具有体积大、寿命长、易极化及在外电场中能级易于操控等特点, 已经成为了目前物理学领域研究的热点之一. 本文在磁光阱中实验测量了铯原子15P_3/2和16P_3/2态的Stark光谱,根据光谱给出了15P_3/2和16P_3/2|m|=1/2 Stark态在0-1400 V/cm场强范围适用的Stark 能量和偶极矩的经验性解析表达式; 用数值方法求解薛定谔方程获得了这些态的Stark能量、偶极矩和电子几率密度分布. 电子几率密度分布定性说明了计算的偶极矩矢量的方向是正确的. 计算的Stark能量、偶极矩与实验结果相一致.     

碲镉汞材料中Hg空位缺陷的第一性原理研究

利用基于第一性原理的全电子势线性缀加平面波方法计算了在碲镉汞材料中Hg空位所引起的晶格弛豫以及空位对周围原子成键机制的影响.通过成键过程中电荷密度的变化以及电荷转移的讨论，论述了碲镉汞材料Hg空位引起的弛豫以及这种弛豫产生的主要原因.通过态密度的计算和分析，发现Hg空位的形成将导致第一近邻阴离子Te的5s态能量向高能端移动了055eV，并借助Te 5s态电荷密度与成键电荷密度的计算结果，分析了引起该能态能量平移的主要原因.通过带边态密度变化以及Kohn-Sham(KS)单电子能级的计算和分析，得出了Hg 关键词： 碲镉汞 Hg空位 线性缀加平面波方法     

高电荷态离子引起的富勒烯禹子的碎裂

离子在与富勒烯的相互作用过程中会导致C60分子的激发。处于低激发态的C60^r＋离子通过发射中性C2分子或带电的轻团簇碎片Cn^＋等非对称碎裂方式来耗散激发能，但如果激发能很高，笼形的C60^r＋离子可能会彻底崩溃，而发生多重碎裂。C60^r＋离子的碎裂过程与其电荷态r及分裂势垒密切相关。低电荷态的C60^r＋（r≤3）离子蒸发一个C2分子需要克服10．3eV左右的势垒。随着电荷态的升高，发射带电的Cn^＋会变得越来越容易，并逐渐过渡到多重碎裂过程。另一方面，C60^r＋离子的碎裂机制还与激发方式有关，在直接正碰过程中，将C60分子当作固体薄靶来处理，通过分析不同价态的C60^r＋离子的碎片谱，发现母核的初始电荷态决定碎裂方式，由此获得一个可以表征激发能大小的可观测量——发射电子个数。     

外电场下TCNQ的激发与光谱性质研究

采用密度泛函B3PLY方法优化了不同外电场下TCNQ分子的基态稳定构型、电偶极矩和分子的总能量,并且分析了TCNQ分子的HOMO-2到LUMO+2轨道的能量变化。然后利用杂化CIS-DFT方法在同样的基组下计算了外电场下TCNQ分子的前9个激发态的激发能、波长和振子强度,结果表明在没有外电场的情况下,TCNQ分子只有一个激发态能够激发,从基态跃迁到第1激发态。在有外电场的作用下,总能量随外电场的增加而逐渐减少,偶极矩随外电场的增加而不断增加。其前线轨道的能量也随外电场的增加不断减少,轨道分布也受外电场很大的影响。另外,外电场对TCNQ分子的激发波长也产生了一定影响。     

利用高分辨同步辐射衍射研究氨苄青霉素三水合物的电荷密度分布:密度泛函理论和多极模型之间的相关性

实验研究了氨苄青霉素三水合物的电荷密度分布,并与用密度泛函理论的量子计算结果进行比较.计算了电荷导出性质,Mulliken原子电荷,偶极矩和分子静电势.另外用多极分析对实验总体参数的进行细化.用多极处理获得的结构因子构建了傅立叶图.同时讨论电荷分布的拓扑性质,分析了（3,-1）临界点的特性.     

双原子分子在啁啾激光作用下的经典解离

采用辛算法及经典理论方法,计算了HF分子在啁啾激光作用下的经典解离,讨论了解离几率随激光强度的变化,以及在相同激光强度下,选取不同的振动态作为初始态时解离几率的变化.