基于LabVIEW无限深势箱中粒子能级与波函数可视化程序设计

编程实现了基于LabVIEW的一维和二维无限深势箱中粒子能级与波函数的可视化程序,该程序能完成粒子量子效应图形化、实时绘制波函数、概率密度波函数及波函数概率区间的精确求解。应用表明:该基于LabVIEW的可视化程序根据势箱中粒子Schrödinger方程及其通解,将书本复杂的理论知识联系实际编程实现波函数图形化和自动完成精确计算任务,该程序改进和优化了教学方法,加强了理论学习效果,提高了教学质量;同时基于LabVIEW开发的可视化程序具有编程直观高效、界面友好、功能易扩展等优点。     

用APPLE-Ⅱ微机绘制氢原子、类氢离子电子云图

我们运用薛定谔方程的一般解,采用蒙特卡洛方法成功地模拟了氢原子、类氢离子核外电子的运动状态。具体做法是:在机屏上一定范围内随机取点,将该点的直角坐标化为球极坐标,由该点球极坐标的γ与θ及值φ计算该点电子云的相对几率密度F的值(F=(|ψ|~2)/(|ψ|~2)max,其值在0～1之间),将F值0～1间     

氢原子角度部分波函数的简化推导

氢原子(或类氢离子)的波函数■是研究原子结构、分子结构最起码的也是必不可少的基     

氢原子不同状态下电子云径向分布和角度分布节面数的推引

一、引言氢原子是能够用量子力学方法精确求解,其薛定谔方程的一个十分重要的体系,而它又是讨论其他更复杂的原子和分子体系的基础,因而它是结构化学的一个基础内容。我们知道,对于一个体系的讨论,在求得薛定谔方程的解——波函数之后,重要的工作就是通过波函数来理解它的物理意义。对氢原子而言,我们要通过氢原子的波函数来了解它的     

氢原子在Pt及Pt系双金属催化表面吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(dFT)考察了Pt(100)、(110)、(111)三种表面氢原子的吸附行为, 计算了覆盖度为0.25 ML时氢原子在Pt 三种表面和M-Pt(111)双金属(M=Al, Fe, Co, Ni, Cu, Pd)上的最稳定吸附位、表面能以及吸附前后金属表面原子层间弛豫情况. 分析了氢原子在不同双金属表面吸附前后的局域态密度变化以及双金属表面d 带中心偏离费米能级的程度并与氢吸附能进行了关联. 计算结果表明, 在Pt(100), Pt(110)和Pt(111)表面, 氢原子的稳定吸附位分别为桥位、短桥位和fcc 穴位. 三种表面中以Pt(111)的表面能最低, 结构最稳定. 氢原子在不同M-Pt(111)双金属表面上的最稳定吸附位均为fcc 穴位, 其中在Ni-Pt 双金属表面的吸附能最低, Co-Pt 次之. 表明氢原子在Ni-Pt 和Co-Pt 双金属表面的吸附最稳定. 通过对氢原子在M-Pt(111)双金属表面吸附前后的局域态密度变化的分析, 验证了氢原子吸附能计算结果的准确性. 掺杂金属Ni、Co、Fe 的3d-Pt(111)双金属表面在吸附氢原子后发生弛豫, 第一层和第二层金属原子均不同程度地向外膨胀. 此外, 3d金属的掺入使得其对应的M-Pt(111)双金属表面d带中心与Pt 相比更靠近费米能级, 吸附氢原子能力增强, 表明3d-Pt系双金属表面有可能比Pt具有更好的脱氢活性.     

d原子轨道的形状究竟是怎样的?

氢原子轨道的概念是高等学校化学中的一个基础概念,但由于大家都是通过原子轨道的经向分布图和角度分布图来把握轨道(以及电子云)的形状的,这种把握往往不见得准确。这里,作者提供在研制“分子波函数等值面投影图绘图程序”过程中,所绘得的各氢原子轨道的电子云界面图或等值面图(见下图),这些图形清楚地反映了轨道形状的细节。特别有趣的是d原子轨道。与以往介绍的d轨道     

氢原子在Ru(0001)表面的化学吸附

用密度泛函理论研究了氢原子的污染对于Ru(0001)表面结构的影响. 通过PAW(projector-augmented wave)总能计算研究了p(1×1)、p(1×2)、(3^(1/2)×3^(1/2))R30°和p(2×2)等几种氢原子覆盖度下的吸附结构, 以及在上述结构下Ru(0001)面fcc(面心立方)格点和hcp(六方密堆)格点的氢原子吸附. 所得结果表明, 在p(1×1)-H、p(1×2)-H、(3^(1/2)×3^(1/2))R30°-H和p(2×2)-H几种H原子覆盖度下, 以p(1×1)-H结构单个氢原子吸附能为最大. 在p(1×1)-H吸附结构下,由于氢原子吸附导致的Ru(0001) 表面第一层Ru 原子收缩的理论计算数值分别为-1.11%(hcp 吸附)和-1.55%(fcc 吸附), 因此实际上最有可能的情况是两种吸附方式都有一定的几率. 而实验中观察到的“清洁”Ru(0001)表面实际上是有少量氢原子污染的表面. 不同覆盖度和氢分压下氢原子吸附的污染对Ru(0001)表面结构有极大的影响,其表面的各种特性都会随覆盖度的不同而产生相应的变化.     

氢原子在Ti(0001)表面吸附的密度泛函理论研究

用密度泛函理论研究了氢原子的污染对于Ti(0001)表面结构的影响. 通过PAW总能计算研究了p(1×1)、p(1×2)、3^1/2×3^1/2R30[deg]和p(2×2)等几种氢原子覆盖度下的吸附结构, 以及在上述结构下Ti(0001)面fcc格点和hcp格点的氢原子吸附. 结果表明, 在p(1×1)-H、p(1×2)-H、3^1/2×3^1/2R30[deg]-H和p(2×2)-H几种H原子覆盖度下, 以p(1×1)-H结构的单个氢原子吸附能为最大. 在p(1×1)-H吸附结构下, 由于氢原子吸附导致的Ti(0001)表面Ti原子层收缩的理论计算数值分别为-2.85%(hcp吸附)和-4.31%(fcc吸附), 因此实际上最有可能的情况是两种吸附方式都有一定的几率. 而实验中观察到的所谓“清洁”Ti(0001)表面实际上是有少量氢原子污染的表面. 不同覆盖度和氢分压下, 氢原子吸附的污染对Ti(0001)表面结构有极大的影响, 其表面的各种特性都会随覆盖度的不同而产生相应的变化.     

烯基自由基参与的分子内氢原子转移反应的新进展

近年来烯基自由基引发的氢原子转移反应受到了广泛的关注.利用该策略可以实现自由基成环反应和区域选择性的远程sp3碳氢键官能化反应,包括碳氢键烯基化、炔基化、卤化及芳基化等反应.在该类反应中,烯基自由基的产生方式由传统的烯基卤化物单电子还原,拓展到通过外加自由基对炔基的加成.这些反应依据底物类型的不同,机理路径也有所不同....     

氢原子在Be(0001)表面吸附的密度泛函理论研究

采用第一性原理的密度泛函理论研究单个氢原子和多个氢原子在Be(0001)表面吸附性质.给出了氢吸附Be(0001)薄膜表面的原子结构、吸附能、饱和度、功函数、偶极修正等特性参数.同时也讨论了相关吸附性质与氢原子覆盖度(0.06-1.33ML)的关系.计算结果表明:氢原子的吸附位置与覆盖度之间有强烈的依赖关系,覆盖度低于0.67ML时,氢原子能量上易于占据fcc或hcp的中空位置;覆盖度为0.78ML时,中空位与桥位为氢原子的最佳吸附位;覆盖度在0.89到1.00ML时,桥位是氢原子吸附能量最有利的位置;以上覆盖度中Be(0001)表面最外层铍原子的结构均没有发生明显变化.当覆盖度为1.11-1.33ML,高覆盖度下Be(0001)表面的最外层铍原子部分发生膨胀,近邻氢原子渗入到铍表面次层,氢原子易于占据在hcp和桥位.吸附结构中的氢原子比氢分子中的原子稳定.当覆盖度大1.33ML时,计算结果没有发现相对于氢分子更稳定的吸氢结构.同时从分析偶极修正和氢原子吸附垂直高度随覆盖度的变化关系判断氢覆盖度为1.33ML时,在Be(0001)表面吸附达到饱和.     

Atom für Atom

Using the tip of a scanning tunnelling microscope a metal‐free phthalocyanine has been transformed into a silver‐phthalocyanine on a surface. The individual reactions have been performed atom by atom. Each product has been imaged with the scanning tunnelling microscope. Along with the transformation of the molecule, controlled tautomerization and H hopping have been induced by injection of electrons and demonstrate the precision a state‐of‐the‐art scanning tunnelling microscope has reached.     

柔性原子受性模型（FLARM）

柔性原子受体模型(Flexible Atom Receptor Model, FLARM)方法使用了改进 的遗传算法(IGA),比传统的受体模型方法具有更快的计算速度;FLARM受体模型中 的原子空间坐标在遗传演化过程中是可变的,避免了不合适的起始位点对模型的影 响;另外,FLARM用增加空原子权重的方法,可以生成不完全封闭的、允许有大段 空区域的受体模型,这样的模型能更好地模拟实际受体的结构,并且容易和药效团 模型找到对应关系。我们用FLARM方法分别计算了甾类化合物体系的CBG蛋白亲和性 和1,1,3-三氧-2H,4H-噻吩并[3,4-e] [1,2,4]噻二嗪衍生物(TTD)体系的抗HIV-1活 性,计算结果表明FLARM生成的虚拟受体模型对配体分子的活性具有较高的预测能 力,在此虚拟受体模型的基础上还可以进一步分析虚拟受体分子与配体分子的相互 作用机制,对真实受体分子结构的活性位点进行初步预测。     

Atom Tunneling in Chemistry

Quantum mechanical tunneling of atoms is increasingly found to play an important role in many chemical transformations. Experimentally, atom tunneling can be indirectly detected by temperature‐independent rate constants at low temperature or by enhanced kinetic isotope effects. In contrast, the influence of tunneling on the reaction rates can be monitored directly through computational investigations. The tunnel effect, for example, changes reaction paths and branching ratios, enables chemical reactions in an astrochemical environment that would be impossible by thermal transition, and influences biochemical processes.     

原子转移自由基聚合的最新研究进展*

原子转移自由基聚合(ATRP)是目前为止最具工业化应用前景的“活性”/可控自由基聚合之一。近年来对其广泛的研究使这一技术逐渐向着“提高可操作性”与“尽可能地减少金属催化剂用量”方面发展;与此同时,诞生了不同催化体系的ATRP衍生技术,如反向原子转移自由基聚合(RATRP)、正向反向同时引发的原子转移自由基聚合(SR&NI ATRP)、引发剂连续再生催化剂原子转移自由基聚合(ICAR ATRP)、电子转移生成催化剂的原子转移自由基聚合(AGET ATRP)和电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)等多种基于ATRP的新方法。本文概述了这几种ATRP体系的发展历程与基本原理,并对其国内外的最新研究进展进行了综述。     

Atom probe mass spectrometry

Round-robin characterization is reported on the sputter depth profiling of CrN/AlN multilayer thin-film coatings on nickel alloy by secondary ion mass spectrometry (SIMS) and glow-discharge optical emission spectrometry (GD-OES). It is demonstrated that a CAMECA SIMS 4550 Depth Profiler operated with 3 keV O₂⁺ primary ions provides the best depth resolution and sensitivity. The key factor is sample rotation, which suppresses the negative influence of the surface topography (initial and ion-induced) on the depth profile characteristics.     

Vom Atom zur Gestalt

Ohne Zusammenfassung     

有机催化原子转移自由基聚合

过渡金属催化的原子转移自由基聚合(ATRP)是合成结构可控聚合物的重要方法之一,尽管一系列改进ATRP方法可将催化剂的浓度降至ppm级,但不可避免的金属残留仍然是制约ATRP应用的主要瓶颈。近年来,科学家提出并发展了有机催化原子转移自由基聚合(O-ATRP),从根本上规避了金属催化剂的使用与残留。本文对有机催化原子转移自由基聚合的概念、催化体系和聚合机理进行了介绍,同时综述了该新聚合方法在高分子合成与材料制备方面的应用。     

Atom tunneling in organic transformations

There and gone: atoms, such as hydrogen or deuterium, commonly disappear and reappear at different locations in molecular structures. For example, carboxylic acids and hydroxycarbenes isomerize through atom tunneling events. It could happen in your reaction!     

单原子催化剂合成方法

单原子催化剂作为一种原子尺度的催化剂,在制氢、CO氧化及光催化等领域均具有广阔的应用前景。大量实验结果和理论计算证实了金属单原子和载体之间的相互作用,及由两者之间电荷转移引起的电子结构改变是单原子催化剂具有高的选择性和催化活性的主要原因。本文着重综述了近年来共沉淀法、化学还原法及浸渍法所制备单原子催化剂的催化性能,并进行展望。     

酶催化原子转移自由基聚合

原子转移自由基聚合(ATRP)是制备分子量以及分散度可控聚合物的重要途径。然而,受制于除氧步骤复杂、金属催化剂残留以及单体适用范围有限等因素,ATRP难以应用于批量制备功能化聚合物/共聚物材料,限制了其进一步应用。近年来提出和发展的酶催化聚合,为高效便捷除氧、拓展单体适用范围以及制备具有特殊(纳米)结构的纯净聚合物/共聚物提供了新思路。本文详细介绍了酶的结构与催化机理,以酶的种类进行分类,系统总结了具有不同结构的酶催化体系(包括过氧化辣根酶、血红蛋白、血红素、漆酶等)的催化机理、适用单体、优缺点及应用等;综述了酶以及酶模拟物催化ATRP体系的发展现状;最后,对酶催化ATRP的发展前景和挑战进行了探讨和展望。