Ab initio Study on Structures and Isomerization of Magnesium Fluorosilylenoid H2SiFMgF

采用从头算分子轨道理论对镁氟类硅烯H2SiFMgF的构型及异构化进行了研究. 在B3LYP/6-31G(d,p)和G3MP2B3水平上找出四种构型及三种过渡态,并进行了全优化. 在B3LYP/6-31G(d,p)的优化参数基础上,得到了各构型的振动频率,计算了e29Si的化学位移.在B3LYP/6-31G(d,p)水平上,以四氢呋喃为溶剂,采用可极化连续模型研究了溶剂化效应. 并采用内察反应坐标方法对过渡态进行了验证. 研究结果表明,四面体结构具有最低的能量,最稳定. 四面体、三元环和p-络合物结构为实验可探测结构,σ-络合物结构具有最高能量,也是不能存在的构型     

CH_3I~(2+)的二体、三体解离过程的理论研究

采用密度泛函和耦合簇理论从过渡态的观点对CH_3I~(2+)离子的解离过程进行了计算和分析.优化得到了CH_3I,CH_3I+和CH_3I~(2+)的稳定结构及解离过渡态的几何构型并给出了相应能量,计算的第一、二电离能与实验结果符合.基于母体离子、过渡态和解离碎片的几何结构和能量,对CH_3I~(2+)的两体解离过程和三体解离过程进行了详细分析和讨论.给出了二体、三体解离的可能解离通道,并分析了实验上观测到的解离碎片离子的产生机制.计算结果表明,三重和单重绝热势能面上的一些解离过程表现出明显的差异.     

355 nm激光作用下甲胺分子的多光子电离研究

利用飞行时间(TOF)质谱装置研究了甲胺分子在355 nm激光作用下的多光子电离情况,实验得到了清晰的质谱图,对其中的母体离子和主要产物离子(m/z=30,28)进行初步分析后,利用ab initio计算方法对各产物离子的产生过程和稳定构型进行了进一步的确认.特别是通过QST3方法找到了m/z=30到m/z=28的离子反应的过渡态构型,通过相应的IRC计算对此反应进行了很好的验证,从而进一步确定了m/z=28的离子就是CHNH .     

环戊酮C_5H_8O的同步辐射真空紫外光电离解离研究

利用同步辐射光源,研究了环戊酮(C5H8O)在真空紫外105～140 nm波段的光电离和光解离过程.通过质谱测量各离子的光电离效率曲线,得到了该分子的垂直电离能及主要碎片离子的出现势.从理论上利用G3方法,计算了母体和中性及离子碎片的结构和能量,估算了各解离通道所需的解离能.结合实验测量值和理论计算值,指认出环戊酮分子可能的光电离解离通.     

M-RNA碱基复合物(M=Ca~+和Mg~+)特征振动的密度泛函理论分析

采用密度函数理论的B3LYP交换关联能泛函在6-311+G(2df,2p)基组水平上,优化计算了Ca+,Mg+与RNA碱基嘧啶各同分异构体形成稳定复合物的结构,发现其中C1M,T1M和U1M(M=Ca+和Mg+)为最稳定复合物,并对这些复合物红外振动进行了计算.计算结果显示碱基嘧啶单体主要存在的两个红外特征振动,是由环振动和环外氧原子及与其成键的环上碳原子之间产生伸缩振动引起的.当形成复合物时,由于离子的参与,使单体碱基分子的振动情况发生了改变,主要表现在离子倾向于与环外负电子原子N和O原子成键,使与离子直接作用环外原子参与的特征振动频率减小,谱线红移;不与离子直接作用环外原子引起的特征振动频率增大,谱线蓝移.     

氟代吡啶阳离子的理论研究

利用量子化学密度泛函理论B3LYP方法及 6 31G(d ,p)、6 311G(d ,p)、6 31+G(d ,p)和 6 311+G(d ,p)基组对五氟代吡啶、2 ,6 二氟代吡啶和 2 氟代吡啶分子的阳离子进行了计算研究 .B3LYP构型优化和频率分析计算结果表明这三种氟代吡啶阳离子的结构分别具有C2v、C2v和Cs 对称性 ,电子基态分别为2 A2 、2 A2 和2 A″ .对离子和分子的计算构型做了比较 .利用B3LYP方法和不同的基组对这三种阳离子及其分子进行了自然布居分析计算 .用B3LYP方法对这三种阳离子 (自由基 )中的超精细结构进行了计算 ,对五氟代吡啶、2 ,6 二氟代吡啶和2 氟代吡啶分子的垂直电离势和绝热电离势进行了计算 ,与实验值符合得很好     

2-甲基-2-丙烯-1-醇的光电离解离研究

利用可调谐真空紫外同步辐射和分子束实验装置在8.0～15.5 eV的光子能量范围内,研究2-甲基-2-内烯-1-醇的光电离解离.测出母体离子和碎片离子:C_4H_8O~+、C_4H_7O~+、C_3H_5O~+、C_4H_7~+、C_4H_6~+、C_4H_5~+、C_2H_4O~+、C_2H_3O~+、C_3H_6~+、C_3H_5~+、C_3H_3~+、CH_3O~+和CHO~+的光电离效率曲线,并获得母体分子的电离能和碎片离子的实验出现势.在B3LYP/6-31+G(d,p)理论水平上,计算光电离过程中母体分子、过渡态和中间体的稳定结构.采用CCSD(T)/cc-pVTZ耦合簇方法计算零点能,得到母体电离能和碎片离子的出现势.通过实验和理论研究,提出2-甲基-2-丙烯-1-醇的光解离路径,分子内氢转移是其中大部分解离途径中的主要过程.     

环戊酮光电离解离的实验和理论研究（英文）

本文介绍了真空紫外光电离质谱结合理论计算研究环戊酮单分子的光电离解离过程,在9.0～15.5 eV能量范围内,测量了环戊酮离子及其碎片离子的光电离效率曲线.通过光电离效率曲线,将环戊酮分子的电离能确定为9.23±0.03eV,并确认碎片离子为:C_5H_7O~+,C_4H_5O~+,C_4H_8~+,C_3H_3O~+,C_4H_6~+,C_2H_4O~+,C_3H_6~+, C_3H_5~+,C_3H_4~+, C_3H_3~+, C_2H_5~+,C_2H-4~+.利用量子化学计算方法,在ωB97X-D/6-31+G(d,p)理论水平基础上,提出了C_5H_8O~+的解离机制.通过对环戊酮解离路径的分析,发现开环和氢迁移过程为环戊酮离子解离的主要路径.     

2-甲基-2-丙烯-1-醇的光电离解离研究（英文）

利用可调谐真空紫外同步辐射和分子束实验装置在8.0～15.5 eV的光子能量范围内,研究2-甲基-2-内烯-1-醇的光电离解离.测出母体离子和碎片离子:C_4H_8O~+、C_4H_7O~+、C_3H_5O~+、C_4H_7~+、C_4H_6~+、C_4H_5~+、C_2H_4O~+、C_2H_3O~+、C_3H_6~+、C_3H_5~+、C_3H_3~+、CH_3O~+和CHO~+的光电离效率曲线,并获得母体分子的电离能和碎片离子的实验出现势.在B3LYP/6-31+G(d,p)理论水平上,计算光电离过程中母体分子、过渡态和中间体的稳定结构.采用CCSD(T)/cc-pVTZ耦合簇方法计算零点能,得到母体电离能和碎片离子的出现势.通过实验和理论研究,提出2-甲基-2-丙烯-1-醇的光解离路径,分子内氢转移是其中大部分解离途径中的主要过程.     

甲基环己烷在9～15.5 eV能量区的真空紫外光电离研究（英文）

利用具有同步辐射源的反射式飞行时间质谱仪,研究甲基环己烷的真空紫外光电离和光解离.观测到母体离子C_7H_(14)~+和碎片离子C_7H_(13)~+,C_6H_(11)~+,C_6H_(10)~+,C_5H_(10)~+,C_5H_9~+,C_4H~+,C_4H_7~+和C_3H_5~+的光电离效率曲线.测定甲基环己烷的电离能为9.80±0.03 eV,通过光电离效率曲线确定其碎片离子的出现势.在B3LYP/6-31G(d)水平上对过渡态、中间体和产物离子的优化结构进行表征,并使用G3B3方法计算其能量.提出主要碎片离子的形成通道.分子内氢迁移和碳开环是甲基环己烷裂解途径中最重要的过程.     

Molecular matter-wave amplifier

We describe a matter-wave amplifier for vibrational ground-state molecules which uses a Feshbach resonance to first form quasibound molecules starting from an atomic Bose-Einstein condensate. The quasibound molecules are then driven into their stable vibrational ground state via a two-photon Raman transition inside an optical cavity. The transition from the quasibound state to the electronically excited state is driven by a classical field. Amplification of ground state molecules is then achieved by using a strongly damped cavity mode for the transition from the electronically excited molecules to the molecular ground state.     

Molecular simulation of loading dependent slow diffusion in confined systems

An extension to transition state theory is presented that is capable of computing quantitatively the diffusivity of adsorbed molecules in confined systems at nonzero loading. This extension to traditional transition state theory yields a diffusivity in excellent agreement with that obtained by conventional molecular dynamics simulations. While molecular dynamics calculations are limited to relatively fast diffusing molecules or small rigid molecules, our approach extends the range of accessible time scales significantly beyond currently available methods. It is applicable in any system containing free energy barriers and for any type of guest molecule.     

基于Rotaxane类分子的稳定、重复、可反复擦写的纳米信息存储

Rotaxane类分子在溶液中可以发生可逆的分子构型改变,并随之引起分子电导特性的转变,在纳米电子器件和分子存储器件中具有潜在的应用前景.但是还不能确定这类分子在固体薄膜中是否具有类似于在溶液中的结构与电导转变,需要对Rotaxane类分子固态薄膜进行深入的结构和特性研究.文章作者在一类Rotaxane分子H1和H2的固态薄膜上获得了纳米尺度的电导转变和稳定、重复的、近于单分子尺度的纳米级存储;同时,成功地在H2分子薄膜上实现了信息记录点的可反复擦写.另外,在单个分子和亚分子的水平上直接观察到了Rotaxane分子在外电场诱导下分子结构的可逆变化以及随之发生的相应电导特性的可逆转变, 证实了Rotaxane分子在固态薄膜中的可逆结构和电导转变.     

Quantum ergodicity and energy flow in molecules

We review a theory for coupled many-nonlinear oscillator systems that describes quantum ergodicity and energy flow in molecules. The theory exploits the isomorphism between quantum energy flow in Fock space, that is, vibrational state space, and single-particle quantum transport in disordered solid-state systems. The quantum ergodicity transition in molecules is thereby analogous to the Anderson transition in disordered solids. The theory reviewed here, local random matrix theory (LRMT), describes the nature of the quantum ergodicity transition, statistical properties of vibrational eigenstates, and quantum energy flow through the vibrational states of molecules. Predictions of LRMT have been observed in computational studies of coupled nonlinear oscillator systems, which are summarized here. We also review applications of LRMT to molecular spectroscopy and chemical reaction rate theory, including adoption of LRMT in theories that predict rates of conformational change of molecules taking place at energies corresponding to those below and above the quantum ergodicity transition. A number of specific examples are reviewed, including the application of LRMT to predict (1) dilution factors of IR spectra of organic molecules, (2) rates of conformational change in chemical and photochemical reactions, (3) conformational dynamics of biological molecules in molecular beams, (4) rates of hydrogen bond breaking and rearrangement in clusters of biological molecules and water, and (5) excited state proton transfer reactions in proteins.     

离子化程度对硼取代富勒烯C19Bn+（n=0-3）体系储氢性能的影响

本文采用密度泛函理论方法，研究了氢气分子在硼取代富勒烯C19Bn+（n=0-3）表面的非解离吸附态、化学吸附态、及吸附态之间转换过渡态的结构和能量，得到了吸附态之间转换反应的势能面. 研究表明通过调整体系的离子化电荷可以调整吸附位点的电荷布居数，随着硼取代富勒烯离子化体系C19Bn+的吸氢活性位点电荷布居数增大，氢分子被极化的程度以及氢分子在材料表面的吸附能均逐渐增大，同时改变电荷布居数也对氢气分子在表面吸附态间转变势垒高度产生了量级为几个Kcal/mol的影响. 希望我们的研究能够对富勒烯储氢的进一步发展提供参考.     

尼古丁分子的能级结构和光谱计算

研究尼古丁分子的能级结构与光谱特征,对更好地了解尼古丁分子的毒性和药性有理论指导作用.基于密度泛函理论(DFT),本文利用Gaussian 09软件在B3LYP/6-311G(d,p)基组水平上对尼古丁分子进行结构优化,再采用含时密度泛函理论(TD-DFT)在乙醇溶剂中计算尼古丁分子的15个激发态.使用Multiwfn波谱分析软件对分子前线轨道进行计算,并绘制出分子的红外谱图和紫外谱图.通过前线轨道分析可知,尼古丁分子的亲核位点是吡啶环上的C3和N6、亲电位点是吡咯环上的N22.吡啶环上的C-H、N-H键面内伸缩振动峰主要集中在3049～3079 cm~(-1),吡咯环上的甲基、亚甲基的伸缩振动峰主要集中在2796～3005 cm~(-1),其中在2816 cm~(-1)处甲基上C-H键振动峰最为明显,占比43.3%;吡咯环与吡啶环的摆动峰主要集中在1027～1455 cm~(-1),吡啶环的面内振动峰主要集中在1008～1027 cm~(-1),在800 cm~(-1)以下吸收峰都为吡啶环的面外摆动峰.紫外光谱的最大吸收峰位于173.46571 nm处,主要是由基态S0跃迁到激发态S5、S6、S10、S11、S12、S13、S14形成的,其中基态S0跃迁到激发态S11的贡献最大,其余激发态跃迁振子强度小于0.03,为禁阻跃迁.     

Solid-Surface Room Temperature Phosphorescence

Abstract

Luminescence can be defined as radiation emitted from atoms or molecules as they undergo a radiative transition from an excited state to a lower energy state. After the absorption of incident radiation, the emission of a photon during the radiative transition is called photoluminescence. The process of photoluminescence encompasses both fluorescence and phosphorescence.     

Loss estimation of electrostatically trapped ND3 molecules

Losses of electrostatically trapped molecules are caused by the Majorana transition or the inelastic collisions between trapped molecules. The loss rate of electrostatically trapped ND₃ molecules in the (J=1,K=1,M=1, A) state was estimated: ND₃ molecules in this state have actually been trapped. When trapping cold molecules, using ¹⁵ND₃ molecules (fermion) with a minimum electric field higher than 10 kV/cm yields high stability.     

Dependence of dye molecule diffusion on their optical excitation

The nature of the dependence of the diffusion rate of dye molecules in polar solvent on the state of their optical excitation is clarified in this paper. It is established that the influence of solution exposure on the diffusion rate of molecules of dissolved substance is associated mainly with the change in the dimensions of the solvate shells of the diffusing molecules as they make the transition into the excited triplet state.Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 11, pp. 84–88, November, 1986.     

The theory and experiment of solute migration caused by excited state absorptions

Nonsymmetrical transition from reverse-saturable absorption (RSA) to saturable absorption (SA) caused by excited state absorption induced mass transport of the CuPcTs dissolved in dimethyl sulfoxide is observed in an open aperture Z-scan experiment with a 21-ps laser pulse. The nonsymmetrical transition from RSA to SA is ascribed neither to saturation of excited state absorption nor to thermal induced mass transport, the so-called Soret effect. In our consideration, strong nonlinear absorption causes the rapid accumulation of the non-uniform kinetic energy of the solute molecules. The non-uniform kinetic field in turn causes the migration of the solute molecules. Additionally, an energy-gradient-induced mass transport theory is presented to interpret the experimental results, and the theoretical calculations are also taken to fit our experimental results.