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相似文献
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1.
电场作用下分子导线的理论研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
摘要利用从头计算法分别在HF/6-31G, HF/6-31G*, HF/6-31G**, HF/6-31+G, HF/6-31++G, HF/6-31+G*, HF/6-31+G**, HF/D95+*, B3LYP/6-31G*和B3LYP/6-31+G*水平上计算了5个单体的聚乙炔分子导线, 从几何构型、 SCF能量和分子轨道能级三个方面讨论了外电场对分子导线的影响, 给出了聚乙炔分子导线性质与外电场变化的定量关系.  相似文献   

2.
姚川  路崎  王献红  王佛松 《高分子学报》2014,(12):1659-1668
合成了12个OPV分子导线(分成乙酰巯基与氨基端基两个系列),采用导电原子力显微镜和扫描隧道显微镜-裂分结的方法对该类分子导线的电学性能进行了表征.通过分析单分子电阻与分子长度、温度以及电场的依赖关系,发现OPV分子导线的电子传输机理在临界长度为2.0 nm处发生了由隧穿传导向跳跃传导的转变.通过对比分子末端分别为巯基和氨基的单分子电导值,考察了不同的连接基团对OPV分子导线电子传输性能的影响,发现末端基团只影响分子的接触电阻,但不改变分子导线本身的电子传输机理.利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法对OPV分子导线的电学特性进行了理论研究,结果表明分子的前线轨道能级与金电极的相对位置决定了OPV分子导线的电子传输机理.  相似文献   

3.
利用第一性原理非平衡态格林函数方法研究了不同构象下二苯乙炔分子导线的电子输运性质. 从分子轨道空间分布和透射谱等方面讨论了外加偏压下分子构象对电子传递特性的影响及内在机理. 结果表明, 随着分子扭转角的增加, 分子的LUMO-HOMO能隙增加, 透射峰显著降低; 外加偏压下, 分子的HOMO分布向低电势端移动, LUMO向高电势端移动. 电流-电压计算表明, 平面构象分子的导电性最好; 随着扭转角的增加, 分子的导电性变差; 垂直构象分子的导电性最差. 最后给出了分子导线电子传递性质与分子构象的定量关系.  相似文献   

4.
从第一性原理出发,利用密度泛函理论研究了SH-C8H16-SH分子和金表面的相互作用,并利用分子前线轨道理论和微扰理论定量地确定了该相互作用能常数,然后,利用弹性散射格林函数方法研究了该分子与金表面形成的分子线的伏-安特性.研究结果表明,当含有硫氢官能团的有机分子化学吸附于金表面时,硫原子将与金原子形成以共价键为主的混和键,此时,扩展的分子轨道使分子线的电导呈现出欧姆特性,而对于局域的分子轨道,电子的输运只能通过隧道效应来实现.对分子线伏-安特性的计算结果显示,在零偏压附近,存在一个电流禁区,随着偏压的增加,分子线的电导呈现出平台特征.  相似文献   

5.
利用不对称不共面电子动量谱仪,在2.5 keV碰撞能量下,采用高精度的SAC-CI方法计算了1-碘丙烷分子束缚能谱,同时采用Hartree-Fock、B3LYP/aug-cc-pVTZ(C,H)6-311G**(I)方法计算其电子动量分布. 并对电离能峰进行了标示. 结合非相对论与相对论计算方法以及自然键轨道分析,对最外层两个轨道(碘的5p孤对)的自旋-轨道耦合效应与分子内轨道相互作用进行了比较. 两种相互作用对电子动量分布的不同影响是可观的. 实验结果与相对论计算的结果一致,表明1-碘丙烷分子内自旋-轨道耦合效应占主导.  相似文献   

6.
运用量子化学从头算ab initio HF方法对聚对苯撑乙烯剂聚物及其衍生物的几何结构进行了优化,分析了前线分子轨道成分,确认了电子光谱的跃迁轨道。计算结果表明,聚苯撑乙烯剂聚物及衍生物的电子云分布与其结构密切相关,不同取代基修饰下的二聚苯撑乙烯的电子光谱发生红移,且随取代基推电子能力加强红移显。电子光谱跃迁主要是最高占据轨道向最低空轨道之间的π-π^*跃迁,计算结果和实验吻合得很好。  相似文献   

7.
分子导线是构成分子器件的关键部分,它的发展有望解决未来将要面临的电子器件尺寸即将达到理论极限而无法满足人们更高需求的问题.茂铁类分子凭借优秀的物理、化学性质被广泛应用于非线性光学、分子电子学等领域.在过去的十多年里,茂铁基团的引入构建了多种结构新颖的分子导线,为单分子器件的基础研究做出了巨大贡献.然而对于茂铁类分子导线的研究,大多集中于其异茂环取代的衍生物,同茂环取代的衍生物因合成较为困难,并没有受到研究者们的关注.根据分子的结构特征,将茂铁类分子导线分为π共轭型与非π共轭型两大类.以分子的构效关系为主线,对近十几年来茂铁类单分子结电子传输性质方面的工作进行了概括与总结,期望为未来茂铁类分子导线的研究提供借鉴.  相似文献   

8.
利用Foster-Boys定域化程序和STO-3G ab initio方法,对含有C、H、O、N原子的100多个有机链状分子进行了研究,得到定域分子轨道能量及其相互作用参数。应用这些参数和定域分子轨道模型,对于众多的含有C、H、O、N原子的有机链状分子,可得到相应的正则分子轨道能量及其与定域分子轨道的关系。以此预测它们的电离能,结果与实验值符合较好。  相似文献   

9.
采用GAUSSAN 80程序对一系列直链烷烃、环状烃和多面体烷烃进行STO-3G基组下的曲initio计算,在所得非定域分子轨道自洽场结果的基础上,利用Boys方法进行定域化,进而研究了这些分子的定域分子轨道的键弯曲性质、轨道能量和集居数与几何结构之间的关系,用上述结果对一些典型分子的稳定性进行了讨论。  相似文献   

10.
用分子片轨道在分子环境中发生极化的概念研究d轨道在H~3PO分子中的作用。H~3PO分子被分为两个分子片---H~3P和O.在RHF/6-31G^*水平上计算出分子环境中的极化了的分子片轨道(FOM)。再剔除d函数为主的FOM,用剩余的FOM为基进行构型优化,得到与RHF/6-31G^*相近的结果。这一结果说明磷原子的d函数在H~3PO分子中仅仅起一个极化函数的作用,而不是起价轨道作用。  相似文献   

11.
应用密度泛函UBP86方法对具有分子导线潜在应用性的金属串配合物Ni3(dpa)4Cl2进行研究,分析了外电场对配合物的几何构型和电子结构的影响.结果表明,零电场条件下存在沿着Ni63+轴及轴向配体Cl的Ni—Ni及Ni—Cl离域作用.沿金属轴Cl4→Cl5方向施加外电场,可使高电势端的Ni2—Cl4键长增大而Ni1—Ni2键长减小,低电势端的Ni3—Cl5键长减小而Ni1—Ni3键长增大;分子能量降低,偶极矩线性增大;HOMO与LUMO能隙减小,前线占据轨道分布向低电势方向移动且轨道能升高,空轨道分布则向高电势方向移动且轨道能降低,其中沿着金属轴方向离域的前线轨道分布及其轨道能随电场的变化尤为显著.在电场作用下,电荷分布发生改变,低电势端Cl5的负电荷向高电势端Cl4转移,但金属和桥联配体的电荷变化很小;同样,在电场作用下,配合物存在明显的结构变化和电子转移现象,呈现出类似导电过程中电子定向转移的变化规律.  相似文献   

12.
Theoretical investigations on the typical molecular wire, polyacetylene, which bridges two chemically inert electrodes, have been carried out at the Hartree-Fock level by incorporating the external electric field into the calculations. The results demonstrate that both the geometric and the electronic structures of the conjugated molecular wires are sensitive to the electric field. When the electric field increases, the carbon-carbon single bonds become shorter and the double bonds become longer, leading to a higher conjugation. The electric field reduces the HOMO-LUMO gap and increases the dipole moment. The spatial distributions of the molecular orbitals are used to analyze the electrical properties of the molecular wire. All of these features are more pronounced with increasing conjugation chain length. Quantitative correlations between most of these features and the electric field have been discussed as well.  相似文献   

13.
Among the achievements of 20th century, there is the origin and violent development of the low-temperature technique and low-temperature spectroscopy of molecular crystals in the polarized light. Many obtained results became possible due to the close cooperation between experiment investigators and theorists. This short review traces the evolution of only one trend in the physics of molecular crystals, namely, the investigation of energetic and spatial structure of molecules from the analysis of electronic spectra of molecular crystals. First, for this purpose the possibilities of using the electronic spectra of molecular crystals at low temperatures benzene derivatives and the electronic spectra of liquid ionic crystals are considered. The results of investigations of the electronic absorption spectra for the new class of liquid crystals, namely, ionic metal-organic smectics are presented. Changes in the structure of doping molecules in the ionic liquid crystals under the influence of the dc electric field are analyzed.  相似文献   

14.
Structural, electronic, and electrical responses of the H-capped (6,0) zigzag single-walled silicon carbide nanotube (SiCNT) was studied under the parallel and transverse electric fields with strengths 0–140 × 10?4 a.u. by using density functional calculations. Analysis of the structural parameters indicates that resistance of the nanotube against the applied parallel electric field is more than resistance of the nanotube against the applied transverse electric field. The dipole moments, atomic charge variations, and total energy of the (6,0) zigzag SiCNT show increases with any increase in the applied external electric field strengths. The length, tip diameters, electronic spatial extent, and molecular volume of the nanotube do not change significantly with any increasing in the electric field strength. The energy gap of the nanotube increases with any increases in the electric field strength and its reactivity is decreased. Increase of the ionization potential, electron affinity, chemical potential, and HOMO and LOMO in the nanotube with increase of the applied external electric field strengths indicates that the properties of SiCNTs can be controlled by the proper external electric field for use in nano-electronic circuits.  相似文献   

15.
We present a study of the conduction properties of a class of aromatic compounds, whose conformation can be modulated with a transverse electric field, with strong effects on the molecular transport properties. The theoretical method includes the molecule–electrode interaction in a simple, although effective way: the coupling matrix elements are considered independent from the energy of the continuum spectrum of the lead. This results in a simple expression for the molecular Green’s function with a significant simplification in the expression of the transmission function. The effects of the voltage bias on the electronic molecular density is included through a uniform effective electric field. A simplified but accurate method for the evaluation of the molecular response to the field, which spares lengthy computations for each value of the voltage, is presented. The proposed method is calibrated on the widely studied benzene-1,4-dithiol molecule. The calculations on the selected molecular wire (a tetracyano derivative of 4,4′-di(mercaptoethynyl)tolan) show that conductivity is low for perpendicular rings, whereas conduction is allowed for the planar conformation, which corresponds to the equilibrium geometry in the absence of the transverse electric field.  相似文献   

16.
用分子力学方法(MM)对间位聚苯(PMP)及其衍生物的势能随扭曲角(f)变化规律进行了研究.结果表明,势能曲线上出现四个能量最小值,分别对应于扭曲角f ≈-135°,-45°,45°,135°.进一步对以上构建的全部PMP及其衍生物用分子力场Drieding 2.11进行了分子力学能量优化.最终得到主要的四种构象,其中螺旋构象的能量最低,而且以螺旋构象为优势分布构象.在真实条件下,PMP及其衍生物长链可能采取以上四种构象的混合片段组成.用量子化学方法(GGA-DFT)研究了PMP及其衍生物的电子结构能隙随相邻苯环之间的扭曲角的变化趋势.用量子化学半经验方法(AM1)对四种构象分别进行几何优化,优化结果与分子力学优化结果基本一致,并运用混合密度泛函方法(DFT/B3LYP/6-31G)进一步对AM1优化的构象结构进行更精确的电子结构能隙计算.最终得出影响间位聚苯及其衍生物电子结构能隙的主要因素为连接苯环间扭曲角的大小.  相似文献   

17.
Theoretical investigation of the torsional potentials of a molecular wire, diphenylacetylene, was carried out at the B3LYP/6-311+G** level by considering the influence of the external electric field (EF). It demonstrates that many molecular features are sensitive to the EF applied. In particular, the torsional barrier increases and the LUMO-HOMO gap decreases with the increase of EF. Quantitative correlations between these features and the external EF were revealed. The current-voltage behavior corresponding to different conformers was studied as well by non-equilibrium Green's function method combined with the density functional theory. Further, the evolution of the LUMO-HOMO gap and the spatial distribution of molecular orbital were used to analyze these structure-property relationships.  相似文献   

18.
黄燕  黄晓  许旋 《物理化学学报》2013,29(6):1225-1232
应用密度泛函理论PBE0 方法研究具有分子导线潜在应用的金属串配合物M3(dpa)4Cl2 (1: M=Co, 2: M=Rh, 3: M=Ir; dpa=dipyridylamide)在电场作用下的几何和电子结构. 结果表明: 配合物基态均是二重态. 1和2的M36+金属链形成三中心三电子σ键, 3 中M36+形成三中心四电子σ键且存在弱的δ键. 随金属原子周期数增大其M―M键增强、LUMO与HOMO能隙减小、金属原子的反铁磁耦合减弱以至消失且自旋密度向配体的离域增强. 在Cl4→Cl5 电场作用下, 低电势端的M3-Cl5 键缩短, 高电势端的M2―Cl4 键增长, M―M平均键长略为缩短, M―M键增强, 有利于分子线的电子传递; 分子能量降低, 偶极矩线性增大. 低电势端Cl5的负电荷向高电势端Cl4 转移, 且3 中金属原子的正电荷由高电势端向低电势端的转移较明显, 自旋电子由低电势端向高电势端金属原子移动, 但桥联配体dpa-与M和Cl 所在的分子轴间没有电荷转移. 电场使LUMO与HOMO能隙减小, 有利于分子的电子输运. 随金属原子周期数增大, 电场作用下M―M平均键长变化减小, LUMO、HOMO的能级交错现象减少.  相似文献   

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