LiBr分子基态光谱常数和分子常数研究

采用高精度的量子化学从头计算多参考组态相互作用方法和相关一致基, 计算了LiBr分子基态的光谱常数和势能曲线. 为获得更准确的结果, 计算中还考虑了二阶Douglas-Kroll-Hess相对论修正对LiBr分子基态的平衡键长、谐振频率和离解能影响. 将计算得到的势能曲线拟合为Murrell-Sorbie解析势能函数形式, 并进一步计算得到LiBr分子基态的其它光谱常数,ωeχe, αe, Be, D0. 比较发现它们与实验值符合的非常好. 通过求解核运动径向Schrodinger方程, 找到了LiBr分子基态的全部振动态. 还计算了每一个振动态的振动能级、经典转折点和惯性转动常数, 这些结果与已有的实验值一致.     

基态和单态第一激发态的联氨单分子分解反应的密度泛函研究

本文运用密度泛函B3LYP/6-311+G(3df,2p)方法研究了联氨分子的电子结构和能量,并系统分析了联氨分子的分解反应,计算绘制了单分子联氨在基态和单态第一激发态下沿N-N分解反应的势能曲线。本文计算发现联氨分子在这两种电子态下的离解能分别是：基态58.8 kcal/mol,单态第一激发态495.5 kcal/mol。基态分子分解反应是吸热反应,而单态第一激发态分解反应是放热反应。计算发现单态第一激发态的激发能是554.2 kcal/mol。结合这两种电子态下联氨分子的红外振动频率分析,本文认为,在非强制断键的情况下,联氨分子沿N-N键均裂而生成两个NH2自由基的可能性很小。     

基态和单态第一激发态的联氨单分子分解反应的密度泛函研究

本文运用密度泛函B3LYP/6-311+G(3df,2p)方法研究了联氨分子的电子结构和能量,并系统分析了联氨分子的分解反应,计算绘制了单分子联氨在基态和单态第一激发态下沿N-N分解反应的势能曲线。本文计算发现联氨分子在这两种电子态下的离解能分别是：基态58.8 kcal/mol,单态第一激发态495.5 kcal/mol。基态分子分解反应是吸热反应,而单态第一激发态分解反应是放热反应。计算发现单态第一激发态的激发能是554.2 kcal/mol。结合这两种电子态下联氨分子的红外振动频率分析,本文认为,在非强制断键的情况下,联氨分子沿N-N键均裂而生成两个NH2自由基的可能性很小。     

1,1''联萘-2,2''-二胺拉曼和红外光谱的实验和DFT计算研究

实验测量了1,1''-联萘-2,2''-二胺（BINAM）的红外吸收光谱、可见光激发普通拉曼光谱、紫外共振拉曼光谱.用电子密度泛函方法计算了BINAM的基态几何构型、振动频率、普通拉曼和近共振拉曼强度.通过实验和理论计算对比,对所得红外和拉曼提出了详细的指认,并且分析了各振动模式的特征.BINAM的紫外共振拉曼光谱与普通拉曼光谱相比较,发现有若干拉曼谱带出现了选择性共振增强.基于共振拉曼强度分析,讨论了BINAM可能的激发态几何结构的变形.     

LiBr分子基态光谱常数和分子常数研究

采用高精度的量子化学从头计算多参考组态相互作用方法和相关一致基, 计算了LiBr分子基态的光谱常数和势能曲线. 为获得更准确的结果, 计算中还考虑了二阶Douglas-Kroll-Hess相对论修正对LiBr分子基态的平衡键长、谐振频率和离解能影响. 将计算得到的势能曲线拟合为Murrell-Sorbie解析势能函数形式, 并进一步计算得到LiBr分子基态的其它光谱常数,ωeχe, αe, Be, D0. 比较发现它们与实验值符合的非常好. 通过求解核运动径向Schrodinger方程, 找到了LiBr分子基态的全部振动态. 还计算了每一个振动态的振动能级、经典转折点和惯性转动常数, 这些结果与已有的实验值一致.     

基于溶剂化效应的BDE-15分子振动光谱增强特征振动研究

利用密度泛函与自洽反应场理论在B3LYP/6-31+G(d)水平下分别计算气态及24种不同极性溶剂中4,4’-二溴二苯醚(4,4’-dibrominated diphenyl ethers, BDE-15)的分子振动光谱(红外光谱、拉曼光谱),以气态分子振动光谱为基准,筛选出对溶剂极性敏感的特征振动作为指标构建溶剂对BDE-15振动光谱溶剂化效应指标体系,探究溶剂对BDE-15分子振动频率、红外/拉曼峰强溶剂化效应及综合效应,并寻求显著增强BDE-15分子特征振动频移/强度的溶剂。研究表明：从分子振动频率角度,溶剂极性敏感的(频移>1 cm-1)分子特征振动均为伸缩振和面外弯曲振,但24种溶剂对BDE-15分子振动频率溶剂化效应并不显著;从分子振动峰强角度,24种溶剂对BDE-15分子振动光谱峰强的增强效应主要发生在红外光谱的中低频区及拉曼光谱的高频区,其中起显著增强(红外/拉曼效应指标值分别大于6与5)的溶剂为醇类、乙腈、二甲亚砜、硝基苯;不同极性溶剂对BDE-15拉曼峰强溶剂化效应及综合效应指标值均表现出随溶剂介电常数增长由线性到对数的增长趋势,而红外峰强只保留低介电常数溶剂时的线性关系。利用上述BDE-15分子振动光谱峰强增强方法对BDE-153,BDE-154和BDE-209进行验证,醇类、乙腈、二甲亚砜、硝基苯对三者的振动光谱红外/拉曼峰强的效应指标值分别大于6与5,且最大峰强增倍数皆大于33,说明所建BDE-15分子振动光谱增强特征振动方法有助于进一步开展基于分子振动光谱的PBDEs同系物间辨识研究。     

SnO分子的X~1∑~+,a~3Π和A~1Π态的势能曲线与光谱性质

对O原子以aug-cc-pvTZ为基组,Sn原子以aug-cc-pvTZ-PP为基组,分别采用多参考组态相互作用方法(MRCI)及运用Davidson修正的多参考组态相互作用方法对SnO分子基态X~1Σ~+及两个激发态a~3Π和A~1Π态的势能曲线进行计算,进而得到了各态的平衡键长R_e,谐振频率w_2,非谐振常数ω_ex_e,转动常数B_r,垂直跃迁能T_e以及离解能D_e,通过群论原理确定了各电子状态和离解通道,计算结果表明:3个电子态有共同的离解通道,即Sn(~3p)+O(~3p);利用Level程序对势能曲线进行拟合得到的光谱数据表明,MRCI方法的计算结果与实验值符合更好;通过求解核运动的Schrodinger方程得到了J=0时这三个电子态的前30个振动态的B_v和D_v等分子常数和振动能级E。     

对氯苯腈的双色共振双光子电离和质量分辨阈值电离光谱

本文利用双色共振双光子电离和质量分辨阈值电离光谱技术,研究了对氯苯腈分子第一电子激发态S₁和离子基态D₀的振动特征,确定了对氯苯腈分子S₁←S₀电子跃迁的激发能为35818±2 cm^–1,精确的绝热电离能为76846±5 cm^–1.对氯苯腈分子³⁵Cl和³⁷Cl两种同位素有相同的激发能和电离能以及相似的振动特征.采用高精度密度泛函方法,计算了对氯苯腈分子在中性基态S₀、第一电子激发态S₁、离子基态D₀的结构参数和振动频率,分析了电子激发和电离过程中对氯苯腈分子结构和振动频率的变化,并对激发态和离子基态的振动光谱进行了归属,振动光谱上的活性振动大多数是苯环平面内的弯曲振动.通过比较对氯苯酚、对氯苯胺、对氯苯甲醚、对氯苯腈与苯酚、苯胺、苯甲醚、苯腈分子的跃迁能,分析了取代基Cl原子与苯环之间的相互作用及其对分子跃迁能的影响.     

基于密度泛函理论的肾上腺素分子的光谱分析

肾上腺素是一种神经和激素的传送体,研究肾上腺素分子的光谱和能级有助于了解其化学稳定性和药理作用。基于密度泛函理论（DFT）,利用Gaussian 09软件在B3LYP/6-311G（d,p）基组水平上对肾上腺素分子进行结构优化,采用含时密度泛函理论（TD-DFT）的PBE方法在def2tzvp基组水平上计算肾上腺素分子在气相中的前20个激发态,利用Multiwfn3.7（dev）软件绘制出其紫外光谱图并对激发性质进行分析。肾上腺素分子紫外光谱对应的主要跃迁是从基态分别到第1,2,4,8,15和16激发态的跃迁,其他的激发态的振子强度低于阈值0.03。理论计算得出肾上腺素的紫外光谱有两个吸收峰,分别位于206.23和273.92 nm,206.23 nm峰主要由基态跃迁到第16激发态形成,273.92 nm峰主要是基态跃迁到第2、4激发态形成,主要是由苯环上π→π*跃迁所产生,并与实验光谱吻合较好。对肾上腺素分子的激发态性质分析可知,上述吸收峰都是在最高占据轨道和最低空轨道的临近轨道跃迁产生的。利用密度泛函的PBE方法在6-311G（d, p）的基组水平上计算肾上腺素分子频率并绘制红外光谱,由振动分析可知,3 738和3 662 cm-1峰是由酚羟基O-H伸缩振动产生的特征吸收峰,3 715 cm-1峰是由醇羟基O-H伸缩振动产生的特征吸收峰,2 854 cm-1峰是由甲基的C18-H20键的伸缩振动产生的特征吸收峰,1 516和1 439 cm-1峰是苯环骨架的伸缩振动的特征吸收峰,1 279与1 057 cm-1峰分别是由C6-O10和C12-O23键伸缩振动产生的特征吸收峰,620 cm-1峰是N22-H17键摇摆振动的特征吸收峰。对比肾上腺素的实验红外光谱,发现理论光谱与实验光谱中各基团的特征吸收峰都较为明显且总体吻合较好。由于肾上腺素分子二聚体和多聚体之间形成氢键,分子间氢键的形成削弱了O-H键的强度,降低了能形成分子间氢键的羟基O-H的伸缩振动频率,从而导致实验光谱在3 500～2 500 cm-1之间呈现出一个宽峰。     

基于多参考组态方法研究MgI分子激发态的光谱

利用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用（ic-MRCI+Q）方法,结合相关一致全电子基aug-cc-pwCV5Z+DK作为Mg原子和相对论有效芯赝势基（aug-cc-pV5Z-PP）为I原子的计算基组,优化计算MgI分子5个低激发束缚电子态的势能曲线和偶极矩,计算中同时引入核价电子相关和相对论效应修正势能曲线.利用LEVEL8.0程序拟合修正的势能曲线,得到光谱常数、振动能级和分子常数等光谱性质,结果与近来的部分理论计算或实验值吻合得较好,提供了更多激发态的光谱性质.为进一步研究MgI分子高激发态的光谱和跃迁特性提供理论支持.     

电子激发和溶剂效应对芴酮-甲醇分子间氢键增强现象的理论研究 (cited: 1)

理论研究了电子激发和溶剂效应导致的芴酮-甲醇复合体系中分子间氢键增强现象．通过基态和激发态性质的计算,不仅展示了分子间氢键键长的变化以及变化在振动光谱中的影响,而且揭示了导致氢键变化的内在物理机制：溶质分子的电子激发及溶剂化效应引起的电子重新分布,增大了溶质和溶剂分子的偶极矩,导致了它们之间的相互作用的增大,并最终加强了分子间氢键的强度．还分别对处于液相及气相中的复合体的基态和激发态的几何结构、红外谱、复合体及构成分子的偶极矩进行了理论计算,结果阐明了电子激发与溶剂化效应对氢键变化的贡献,同时还发现只有进一步引入溶剂化效应,复合体的基态、激发态的性质才能与实验达到精确一致．所有激发态均采用所开发的基于含时密度泛函理论解析计算一阶、二阶激发态能量导数的方法．     

两种有机磷农药的吸收光谱和荧光光谱研究

以常见的有机磷农药对硫磷和甲基对硫磷为对象,采用量子化学半经验方法AM1优化它们的基态构型,然后采用单激发组态相互作用CIS方法将基态构型优化为激发态构型。在此基础上,采用含时密度泛函TD-DTF,在B3LYP/6-31+G(d)水平下,分别计算了它们基态构型的吸收光谱和激发态构型的荧光发射光谱。优化完成后的基态构型经振动分析,均未出现虚频率,说明得到的构型基本合理。比较优化完成后的基态和激发态的构型推测了光谱产生的机理,光谱的理论值与使用英国Edinburgh FLS920P光谱仪测得的实验值基本吻合,说明了推测的合理性。以上研究为农药的光谱检测提供了一定的理论支持。     

多参考组态相互作用方法研究MgCl分子低激发态的光谱和分子常数

利用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(ic-MRCI+Q)方法,结合相关一致全电子基aug-cc-pwCV5Z优化计算了MgCl分子5个低激发束缚电子态(5Λ–S)的势能曲线.为了得到高精度的光谱参量,计算中引入核价电子相关和相对论效应修正.基于修正的Λ-S束缚态的势能曲线,利用LEVEL8.0程序拟合得到相应的光谱常数、振动能级和分子常数,结果与其它的理论计算相比,本文的数值更接近实验值.这些结果说明高精度的计算方法和引入相关修正对分析光谱性质是非常必要的,这为进一步研究MgCl分子高激发态的光谱和跃迁特性提供理论支持.     

MgH分子低激发态的光谱和分子常数

利用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法,结合相关一致全电子基aug-cc-pw CV5Z优化计算了MgH分子5个低激发电子态(5Λ–S)的势能曲线.为了得到高精确的光谱性质,计算中引入核价电子相关和相对论效应修正.利用LEVEL8.0程序拟合修正的Λ-S束缚态的势能曲线,得到了相应的光谱常数、振动能级和分子常数,结果与近来的理论计算相比,本文的数值更接近实验值.这些结果说明高精度的计算方法和引入相关修正对分析光谱性质是非常必要的,为进一步研究MgH分子高激发态的光谱和跃迁特性提供可靠的实验和理论参考.     

MgH分子低激发态的光谱和分子常数

利用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(MRCI+Q)方法,结合相关一致全电子基aug-cc-pwCV5Z优化计算了MgH分子5个低激发电子态(5Λ–S)的势能曲线. 为了得到高精确的光谱性质,计算中引入核价电子相关和相对论效应修正. 利用LEVEL8.0程序拟合修正的Λ-S束缚态的势能曲线,得到了相应的光谱常数、振动能级和分子常数,结果与近来的理论计算相比,本文的数值更接近实验值. 这些结果说明高精度的计算方法和引入相关修正对分析光谱性质是非常必要的,为进一步研究MgH分子高激发态的光谱和跃迁特性提供可靠的实验和理论参考.     

激发态下甘氨酸与水分子间氢键性质研究

在生物体中氨基酸通常以水作为溶剂,是形成细胞的重要成分.在该环境下,分子间氢键的产生会对氨基酸分子与水分子的结构和性质产生影响.为了研究其在基态和激发态下的性质,本文利用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对甘氨酸分子和H₂O分子在基态和激发态下的分子间氢键的静电势、键长、自然键轨道(NBO)电荷、分子中的原子理论(AIM)分析、Wiberg键级b、红外(IR)光谱、空穴-电子轨道和基态与激发态之间的电子转移进行了理论研究.结果表明：分子间氢键的形成会导致分子结构的改变和红外光谱振动频率的移动.在激发态下,分子间氢键有不同程度的增强或减弱.该计算结果为氢键的形成和激发态下分子间氢键的研究提供理论依据.     

双光子激发SO2气体激光诱导色散荧光光谱研究

以脉冲染料激光器579 nm激光为激发源,采用双光子激光诱导色散荧光光谱方法,对SO2分子第一激发带A对称电子态的激发及复杂退激发过程进行了实验研究.基态SO2分子吸收两个579 nm光子被激发至A1A2态,通过能量内转换或碰撞弛豫实现在A1 A2,B1 B1与a3B1态多个振转能级的再布居.三个电子态基振动能级向基态X1A1不同振动能级跃迁形成了305和425 nm处荧光包络与以347nm为中心的规则序列.另外,还观测到了SO2分子的三光子激发过程X1A1 →C1B2,此激发产生了200～278nm处的荧光包络和425nm处的谱线叠加现象.由实验数据计算出了SO2分子有关电子态的对称振动和弯曲振动模式的基振动角频率及非谐性常数.     

经式8-羟基喹啉铝的光谱与激发性质密度泛函

经式8-羟基喹啉铝(mer-Alq3)是一种光电性能优良的小分子有机半导体发光材料.本文采用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G*方法和基组对其进行结构优化,计算并研究了该分子的红外光谱、拉曼光谱和前线轨道.计算得到的红外光谱、拉曼光谱均与实验相符.前线轨道表明基态最高占据轨道(HOMO)的电子云主要集中在苯酚环,最低未占据轨道(LUMO)的电子云主要集中在吡啶环.用含时密度泛函理论(TDDFT)计算得到紫外-可见吸收光谱,采用空穴-电子分析法研究了电子激发特征.结果表明:电子从基态到激发态的跃迁,主要是8-羟基喹啉环内或环间的电荷转移,以π-π*跃迁为主,包括局域激发和电荷转移激发两种类型.本工作对mer-Alq3分子发光机理提出更深入的认识,能为进一步提高该分子发光效率和调控分子的发光范围提供一定的理论指导.     

特丁基对苯二酚的光谱及密度泛函研究

特丁基对苯二酚是重要的食品抗氧化剂.理论上,基于密度泛函理论,采用B3LYP泛函及6-311G(d,p)基组在气相环境下优化分子的结构并进行频率计算.在此基础上,基于含时密度泛函理论,选用SMD(solvation model based on density)溶剂模型,利用B3LYP泛函并结合def2-TZVP基组计算分子在无水乙醇溶剂中的前50个激发态.再通过Multiwfn软件对红外光谱做振动分析并考察分子间相互作用对红外光谱的影响,对紫外光谱做分子轨道和电子空穴分析.实验上,通过KBr压片法,利用傅里叶红外变换光谱仪测定样品红外光谱.采用液相法,以乙醇为溶剂,利用紫外可见分光光度计测定样品紫外光谱.通过对比分析可知,理论光谱与实验光谱总体吻合较好.红外光谱各基团的特征吸收峰都较为明显且较好吻合,特丁基对苯二酚二聚体存在氢键作用,这使得O—H键的强度被削弱,导致吸收频率降低并在3670—3070 cm^-1处出现一个宽峰.紫外光谱主要由基态跃迁至第1,2,6,7激发态形成,最大吸收峰位于200 nm以下,为π→π^*和s→π^*跃迁形成,268.8 nm和221.4 nm处的吸收峰均为n→π^*和π→π^*跃迁形成.由电子空穴图可知,这4个主要激发均为电子局域激发.     

超冷铯分子0g-长程态的振转光谱研究

通过超冷铯原子光缔合制备激发态的超冷铯分子. 利用冷原子荧光频率调制技术获得了超冷铯分子第一激发态6S_1/2+6P_3/2离解限0_g^-长程态高分辨振转光谱, 计算得到0_g^- 长程态振动量子数从0到51的不同振动能级的转动常数, 和Daniel研究小组的理论结果符合得很好. 关键词： 超冷铯分子 光缔合 振转光谱