双磁性中心内嵌富勒烯Y_2C_2@C_(82)-C_2(1)中的超快自旋动力学行为

自旋翻转和自旋转移是实现基于内嵌富勒体系自旋逻辑功能器件设计的先决条件.本文以双磁性中心内嵌富勒烯Y_2C_2@C8_2-C_2(1)体系为例,采用第一性原理计算方法,结合Λ进程理论模型和自编的遗传算法程序,在该内嵌富勒烯体系中分别实现了亚皮秒时间尺度内的自旋翻转和自旋转移过程.计算结果表明,优化后的内嵌Y_2C_2团簇结构和实验得到的各项数据基本吻合,并且会对外部的C8_2-C_2(1)笼结构产生一定的排斥力,但由于富勒烯笼状结构具有很强的稳定性,所以整个体系仍然保持碳笼结构的完整性.通过对自旋密度分布与激光脉冲作用下自旋期望值演化的具体分析,经由Λ进程的自旋翻转是基于两个Y元素的整体自旋翻转;自旋转移则源自两个磁性中心以及碳笼之间在激光脉冲作用下的自旋密度重新分布.本文结果揭示了Y_2C_2@C8_2-C_2(1)体系中的超快自旋动力学机理,可望为基于实际内嵌富勒烯分子的自旋逻辑功能器件设计提供理论依据.     

外电场作用下C_6F_(12)O分子的结构和激发态

采用明尼苏达密度泛函(M06-2X)在6-31G(d)的基组水平上对C_6F_(12)O分子在不同外电场强度(0.000a.u.～0.040a.u.)下进行了计算。分析了不同外电场下基态的分子结构、原子电荷布居、偶极矩、分子总能量。然后利用TD-DFT方法研究了各电场下C_6F_(12)O分子的激发态激发能、波长、振子强度和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)。结果表明分子的基态和激发态性质与外电场呈依赖关系。随着外电场的增强,分子总能量逐渐减小,偶极矩增大。分子的激发态能总体上减小,C_6F_(12)O分子变得容易激发。C_6F_(12)O分子由基态跃迁到激发态光子吸收波长总体增大,且主要集中在紫外区域。激发态的振子强度部分增加部分减少,变化复杂。UV-vis光谱随着外电场的增加,在无外电场时曲线上132 nm和162 nm出现的2处吸收峰均发生红移。     

Pu2分子激发态的外场效应

在相对论有效原子实势近似下,用B3LYP密度泛函方法计算优化得到了分子轴方向不同电偶极场（-0.002～0.002a.u.）作用下,Pu2的基态 ( )几何结构、电偶极矩和分子总能量.在优化构型下,用同样的基组采用含时密度泛函(TDDFT)方法(TD-B3LYP),研究了同样外电场条件下,对Pu2的激发能和振子强度的影响.计算结果表明,在外场作用下,对Pu2的前5个激发态电子跃迁光谱属于可见-红外光谱,波长为642.49～943.77nm,这是钚原子的奇异特征;激发能与外电场的关系近似满足Grozema等人提出的关系;电场对振子强度的影响比较复杂,但仍满足跃迁选择定则.     

硼球烯B_(40)在外电场下的基态性质和光谱特性

以6-31G*为基组,采用密度泛函PBE0方法研究了不同外电场(0—0.060 a.u.)对硼球烯B_(40)的基态几何结构、电荷分布、能量、电偶极矩、能隙、红外及拉曼光谱特性的影响;继而采用含时的TD-PBE0方法研究了硼球烯B_(40)在外电场下的电子光谱.研究结果表明:外电场的加入导致分子对称性降低,当电场从0 a.u.变化到0.060 a.u.时,偶极矩逐渐增加,体系总能量和能隙一直减小;外电场的加入将改变红外和拉曼光谱特征,如谐振频率的移动以及红外和拉曼峰的增强或减弱;外电场对硼球烯B_(40)的电子光谱影响较大,当电场从0 a.u.变化到0.060 a.u.时,电子光谱发生红移,同时对振子强度有很大影响,原来振子强度最强的激发态变弱或成为禁阻跃迁,而原来振子强度很弱或禁阻的激发态变得最强.可以通过改变外电场来改变B_(40)的基态性质,以及控制B_(40)的光谱特性.     

(ZnSe)_(12)在外电场下的基态性质和激发特性研究

以SBKJC为基组,采用密度泛函PBE0方法研究了不同外电场(0-0.030 a.u.)对(ZnSe)_(12)的基态几何结构、电荷分布、能量、电偶极矩、能隙、最小振动频率的影响;继而采用含时的TD-PBE0方法研究了(ZnSe)_(12)在外电场下的激发特性,并模拟了紫外-可见光谱.研究结果表明:外电场的加入导致分子对称性降低,当电场从0 a.u.变化到0.030 a.u.时,偶极矩逐渐增加,体系总能量、最小谐振频率和能隙一直减小.外电场对(ZnSe)_(12)的激发特性影响较大,随着电场的增加,紫外-可见光谱发生红移,同时对振子强度有很大影响,原来振子强度不为零的激发态变弱或成为禁阻跃迁,而原来振子强度很弱或禁阻的激发态变得很强.可以通过改变外电场来改变(ZnSe)_(12)的基态性质,以及控制(ZnSe)_(12)的吸收和发光特性.     

环形C_(18)在外电场下的基态性质和激发特性

采用密度泛函理论方法(ωB97XD/def2-TZVP)研究了沿不同方向(x,y,z)加电场对环形C_(18)的基态几何结构、能量、电子结构、芳香性、红外及拉曼光谱特性的影响;继而采用含时的TD-ωB97XD方法研究了C18在外电场下的激发特性.研究结果表明:外电场导致分子对称性降低,偶极矩随外电场的增加逐渐增加,体系总能量和LUMO-HOMO能隙随着外电场的增加一直减小.外电场将改变环上π电子的离域特征以及分子芳香性,如分子z方向加入电场将减弱π电子离域性及分子芳香性,分子x或y方向加入电场可以增强π电子离域性及分子芳香性.外电场将改变红外光谱特征,如谐振频率的移动以及红外峰的增强或减弱.外电场对环形C18的激发特性影响较大,如当分子y方向加电场时,激发波长发生红移;同时对振子强度有很大影响,原来振子强度很强的激发态变弱或成为禁阻跃迁,而原来振子强度很弱或禁阻的激发态变强.可以通过改变外电场来控制C18的基态性质和光谱特性,促进C18在分子器件等纳米领域的应用.     

六种双环磷酸醋ZP(OCH_2)_8CR的振动光谱与结构

本工作中分别在常温和低温(低于-170℃)测定了六种固态双环磷酸酯ZP(OCH_2)_3CR(Z=LP,O,S;R=CH_3,CH_2Br)的红外和拉曼光谱,并且还测定了它们在氯仿溶液中的红外光谱。对固态光谱的解释表明ZP(OCH_2)_3CR分子的对称性低于C_3,其他作者曾报道固态ZP(OCH_2)_3CCH_3的对称性为C_3v。通过比较常温与低温的光谱、固态与溶液的光谱,并对比开环化合物ZP(OCH_3)_2振动频率的已知归属,我们指认了六种化合物的振动频率。双环笼骨架的变形在638—695cm~(-1)产生强的红外和拉曼峰。     

温度对LiCl/(DMSO-H_2O)溶液影响的2D-IR研究

对溶液的研究,尤其是金属离子在双溶剂溶液中的研究是化学化工和环境科学等领域的重要环节。传统的溶液分析方法主要是利用一维红外光谱或拉曼光谱等进行分析,但其分辨率低,误差较大,谱峰重叠严重,难以对复杂的体系进行研究。采用二维红外光谱和密度泛函理论相结合的方法,以实现对溶液内团簇的准确分析。利用傅里叶变换红外光谱仪,温度为外扰条件,在4 000～400 cm~(-1)范围内分别对双溶剂DMSO-H_2O和Li~+/(DMSO-H_2O)溶液体系进行红外光谱实验。对所得数据进行归一化等处理,获得SO双键的一维红外光谱图,发现水的加入使DMSO的SO红外光谱发生了红移,且随着温度的升高SO红外振动强度逐渐增加, Li~+加入使得SO双键强度整体下降,其谱峰重叠严重,难以分析。利用二维红外光谱对溶液中团簇内分子SO双键的类型、动态变化、变化顺序以及锂离子对其的影响进行分析,获得其变化规律,解决了一维红外光谱存在的问题。结合密度泛函理论计算对团簇结构进行优化和分析,证明二维红外光谱分析结果的正确性和可行性,实现理论计算与实验的相互印证,拓宽二维红外光谱与密度泛函理论的研究领域。实验以温度为扰动,针对DMSO-H_2O和Li~+/(DMSO-H_2O)溶液中团簇内分子SO双键的变化,运用二维红外光谱探讨溶液中微团簇变化规律。研究发现,温度扰动时,溶液的二维同步红外光谱中,在1 010, 1 045, 990和1 020 cm~(-1)附近有四个自动峰,说明溶液中团簇内存在甲基的振动, DMSO·H_2O、单体以及二聚体DMSO分子团簇的振动;二维异步红外光谱中,发现1 010 cm~(-1)的DMSO·H_2O较先变化,说明该团簇对温度扰动更加敏锐。结果表明,结合密度泛函理论计算和二维红外光谱分析能较好地了解溶液中团簇的存在形式及温度扰动对它们的影响与变化规律,实现了一维光谱中由于峰的重叠或变化不明显等对化学信号的提取。     

一种新型钼磷酸盐杂多化合物(NH3CH2CH2NH3)7H2[NaMo12O30(PO4)2(HPO4)5(H2PO4)]·7H2O的合成和光谱研究

本文采用水热反应条件 ,合成得到一种新型的含五价钼原子的杂多化合物 :(NH3CH2 CH2 NH3) 7H2[NaMo1 2 O30 (PO4 ) 2 (HPO4 ) 5(H2 PO4 ) ]·7H2 O ,在晶体结构测定的基础上对其进行红外、拉曼和紫外 可见漫反射光谱研究。结果表明 :较长的Mo(Ⅴ )—O键键长和分子内大量的氢键造成化合物红外光谱特征的红移。     

外电场下Ti2O4团簇分子的激发与光谱性质研究

采用密度泛函(DFT) B3LYP方法在6-31+G基组水平上优化得到了分子轴方向不同电场作用下,Ti2O4团簇分子的基态稳定构型,电偶极矩μ,分子的总能量等,并且分析了Ti2O4团簇分子从HOMO-2到LUMO+2轨道能量的变化.在优化的构型下,用同样的基组利用CIS-DFT方法计算了外电场下Ti2O4纳米团簇分子的前9个激发态的激发能、波长和振子强度.结果表明,在有外电场的作用下,分子总能量随着外电场的增加不断减小,偶极矩随外电场的增加逐渐增大.其前线轨道的能量也随着外电场的增加逐渐减小.另外,Ti2O4团簇分子的激发能,激发波长和振子强度也受到了外电场的影响.     

Characteristics of CO2 TE-amplifiers with different UV preionization at superatmospheric pressure with doping additives

The attainable maximum pressure and the small signal gain are compared at pressures up to 3 bar in a TE-CO₂ laser amplifier with two preionization systems. It is found that doping with tripropylamine increases the attainable pressure for glow discharges but decreases the small signal gain. At slightly superatmospheric pressure and low doping amount the simple lamberton-Pearson device gives the best results. For constant input energy the inversion grows with increasing total pressure.     

Pulsed loop antennas

A rather simple and general analysis allows calculation of the transient response of many different radiators of practical interest directly in the time domain without the knowledge of the corresponding time harmonic field. Here, we present exact expressions for the transient near-and far-fields around thin circular current loops of arbitrary dimensions involving arbitrarily time-varying excitation. The resulting convolution integrals have been numerically evaluated for “step”-function currents with finite rise time, thus allowing interpretation of the different influence of small and large loops on the transient radiation field. The physical background of the time history of the ideal step-function response is discussed in detail. Dedicated to the 70th birthday of Prof. Dr.-Ing. habil. Gottfried Eckart.     

A second-order perturbation method for potential calculations in non-homogeneous conducting layers

A second-order perturbation method is presented to calculate the influence of the non-homogeneous conductivity on the potential distribution in a conducting layer. The method is illustrated by resistance measurements on a rectangular geometry.     

ZrH_2结构与热力学性质

基于密度泛函理论,采用全势线性缀加平面波加局域轨道方法和广义梯度近似研究了ZrH2的结构与弹性性质。结果表明:在基态条件下,ZrH2的晶格常数计算值与实验值及其它理论值相当吻合。在考虑声子作用的前提下,采用准谐德拜模型成功获得了不同条件下(0~50 GPa,0~1 300 K)ZrH2的热容、热膨胀系数和德拜温度等热力学性质。结果表明:定压热容预测值随温度升高而增大,并逐渐接近佩蒂特-杜隆极限;随压强增加,德拜温度呈增加趋势;随温度增加,德拜温度呈减小趋势;在压强一定的条件下,热膨胀系数随温度的升高而增大,且在高温高压条件下,热膨胀系数的增加趋势变缓。     

Forces acting on the conductors and inductance of a bifilar lead

Forces acting on the conductors and inductance of a bifilar lead are determined. The calculations are performed in the bipolar coordinate system on the base of previously obtained results.     

Frequency shift in cavities with rough walls

The influence of the roughness of the surface on the resonance frequency of an electromagnetic cavity is calculated. The roughness of the surface is described by a stochastic process and the frequency shift is then found as an expectation value. If the correlation distance of the surface roughness is much smaller than the curvature radius of the cavity wall, a quite simple formula for the frequency shift is found.     

Impedance of an electric dipole located in a cylindrical cavity in a dissipative medium

The electromagnetic fields of an electric dipole located inside a cylindrical cavity or empty tunnel are formulated. The results are used to deduce an expression for the change of self-impedance due to the presence of the cavity or tunnel walls. A numerical evaluation of the resultant convergent integral and a summation of the angular harmonic series were performed. An important finding is that the input resistance of the dipole is approximately a constant for frequencies less than about 25 MHz for a typical tunnel radius of 2 m. Such results are shown to be in qualitative agreement with an earlier analysis of an electric dipole over a dissipative half-space.     

Electromagnetic wave propagation in a rectangular waveguide partially loaded with magnetized planar ferrite

The propagation of electromagnetic waves in a rectangular waveguide containing a slab of transversely magnetized planar ferrite is investigated. Numerical results indicate a large differential phase shift on application of small magnetic fields when the easy plane is oriented normal to the waveguide axis. This suggests the possibility of application in ‘Remanence Operation’ at high frequencies. Work partially supported by CSIR (India).     

Electromagnetic field representation in the source region

Representation of electromagnetic fields in the source region in inhomogeneous anisotropic media is developed in terms of Hertz vectors. Differential equations satisfied by these vectors as functions of stream potentials of the sources are obtained. Conditions for representation in terms of uncoupled transverse electric and magnetic modes satisfying second-order differential equations are derived.     

TiO2纳米管的力学和电子学性质

基于密度泛函理论研究了纤铁矿和锐钛矿型TiO₂纳米管的原子结构、稳定性、Young模量以及电子能带结构.计算结果显示：在纳米管直径较小时,锐钛矿型TiO₂纳米管的稳定性要好于纤铁矿型纳米管,随着管径的增大,纤铁矿型纳米管变得比锐钛矿型纳米管要更稳定.纤铁矿型TiO₂纳米管具有比锐钛矿型纳米管更大的Young模量,力学性能比较优异.另外,通过对电子能带结构的研究发现,手性对TiO₂纳米管的电子结构影响较大,纤铁矿（0,n）型和锐钛矿（n,0）型纳米管为间接带隙半导体,而纤铁矿（n,0）型和锐钛矿（0,n）型纳米管却具有直接带隙. 关键词： 2纳米管')" href="#">TiO₂纳米管 Young模量 间接带隙 直接带隙