分子构型对分子器件伏-安特性的影响

本文以4,4'-二巯基联苯分子为研究对象,利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论,研究了苯环之间的不同位置取向对分子的电子结构以及该分子结的伏安特性的影响.计算结果表明苯环扭转角不同会改变分子的电子结构,扭转角的增大会导致分子轨道的扩展性变差,从而使体系的导电性能降低.     

分子构型对分子器件伏-安特性的影响

本文以4，4’-二巯基联苯分子为研究对象，利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论，研究了苯环之间的不同位置取向对分子的电子结构以度该分子结的伏安特性的影响．计算结果表明苯环扭转角不同会改变分子的电子结构。扭转角的增大会导致分子轨道的扩展性变差，从而使体系的导电性能降低．     

联苯二胺分子器件电输运特性的取代效应

在第一性原理基础上,理论研究了苯环上含有不同取代物的四个联苯分子的电输运特性.计算结果表明,当苯环上的氢被取代时,联苯分子的两个苯环之间的扭转角增大.分子结的电导随苯环间扭转角的增加而减少,且电导值与扭转角余弦平方成线性关系.在低偏压下,分子结的电输运机制是电子通过π轨道的隧穿过程.计算结果与实验结果符合的较好.     

联苯二胺分子器件电输运特性的取代效应

在第一性原理基础上,理论研究了苯环上含有不同取代物的四个联苯分子的电输运特性。计算结果表明，当苯环上的氢被取代时，联苯分子的两个苯环之间的扭转角增大。分子结的电导随苯环间扭转角的增加而减少,且电导值与扭转角余弦平方成线性关系。在低偏压下，分子结的电输运机制是电子通过 轨道的隧穿过程。计算结果与实验结果符合的较好。     

异构二芳基乙烯分子结低偏压电导机制的第一性原理研究

本文用结合密度泛函理论的非平衡格林函数方法研究了具有开环和闭环两种同分异构体的二芳基乙烯衍生物分子的结构-特性关系. 该功能分子通过末端的吡啶基团连接到取向沿(111)方向的金电极. 计算结果表明，异构体分子结的不同低偏压电导主要是由于它们具有不同的电子结构. 两种构型分子结的低偏压导电都主要来自于电子隧穿最低未占据分子轨道(LUMO). 由于具有扩展的单双键交替共轭结构，闭环构型分子具有更好的导电通道. 通过计算分子结在平衡状态下的电子转移，可发现更多电子转移到闭环构型分子，导致了其LUMO能量更靠近费米能级，从而有利于低偏压下的导电性能. 结果有助于理解二芳基乙烯分子及其衍生物分子的低偏压电导机制，也为设计更高性能的同类分子开关提供理论依据.     

First-principles Study of Electron Transport Through Oligoacenes

利用非平衡格林函数和电子密度泛函理论研究了多并苯分子结(多并苯分子末端通过硫原子以串联和并联方式连接在两个Au(111)表面之间)的电子输运特性．在小偏压下,多并苯分子结的电子输运性能主要取决于来自最高占据分子轨道的透射输运峰的尾部在费米能级附近的贡献．随着多并苯分子中苯环个数的增加,串联型多并苯分子的零偏压电导值先减少后变大,它既不遵循指数衰减规律,也没有表现出振荡现象,而并联型分子结的零偏压电导值随苯环个数的增加而单调增加．理论计算结果表明,分子轨道空间分布图、能隙变化以及费米能级所处位置可以用来阐明多并苯分子结的电子输运机     

碳分子线基态特性理论研究

从第一原理出发,利用密度泛函理论B3LYP系统研究了碳分子线Cn(n＝3～10)的电子结构特性.对优化结果分析发现,由于离域效应的作用,当n为奇数时,分子线基态为单重态,反之,当n为偶数时,三重态为其稳定的基态.对其电子结构分析可得,随着n的增加,体系能量逐渐降低;同时本文确定了分子线体系最高占据轨道HOMO能量EH、最低未占据轨道LUMO能量EL与n的关系式,即EHn-2＜EHn＜EHn+2,ELn-2＞ELn＞ELn+2.因而碳分子线的费米能级会表现出特有的奇偶性.该工作将有利于准确认识分子器件的伏安特性,设计出良好性能的分子器件.     

分子间相互作用对硫醇分子膜电输运性质的影响

利用密度泛函理论和弹性散射格林函数方法,对硫醇分子膜的电学特性进行模拟.计算结果表明,由于分子间的相互作用,导致分子膜的导电能力比单分子提高2~3个数量级.分子结的导电能力随着压力增加而增加,电极距离的变化使分子与电极以及分子间的耦合增强、分子结的链内隧穿和链间隧穿几率增大,导致电流增加.     

三氯一氟甲烷分子在辐射场中的光谱性质与解离特性研究

采用B3LYP/6-311++g(3df,3pd)方法和基组对氟利昂物质CFC-11 (CFCl_3)分子进行了一系列的理论研究.包括了该分子的基态结构、电偶极矩、总能量、最高占据分子轨道能级E_H和最低未占据分子轨道能级E_L、能隙、红外与拉曼光谱性质、C-F键解离,并探讨电场对该分子的影响.结果表明:基态结构优化后的理论计算值和实验值的最大误差低于2%,C-F键受电场强度的增大而被拉长,能隙E_g随E_H和E_L的变化出现先增大后减小;电场影响着CFC-11分子的红外与拉曼光谱吸收强度,红外与拉曼光谱随着电场变化出现红移或蓝移现象.电场可作为一种辅助手段对其重叠或准重叠谱线进行分离.势阱深度随反向电场逐渐增大而减小,直至消失,使得C-F键的束缚能力逐渐减弱.本文有望为实现CFC-11分子最终发生解离而降解提供一种可行有效的调控手段.     

二噻吩硼烷异构体分子结构测定的第一性原理研究

本文在第一性原理计算基础上结合非平衡格林函数方法,研究了量子干涉效应对连接镍电极的二噻吩硼烷(dithienoborepin,DTB)分子结自旋输运性质的影响,并通过氨基和硝基钝化实现了对二噻吩硼烷分子异构体(DTB-A和DTB-B)的区分.结果表明,原始的DTB-A和DTB-B分子结在费米能级两侧都有一个自旋向上透射峰和一个自旋向下透射峰,且两个透射峰的能量位置和高度基本相同.因此,原始DTB-A和DTB-B分子结的自旋向上和自旋向下电流曲线基本重合,不能被明显区分.然而,研究发现量子干涉效应能不同程度地增强氨基钝化DTB-A分子结费米能级两侧分子轨道的自旋极化输运能力,并减弱氨基钝化DTB-B分子结费米能级两侧分子轨道的自旋极化输运能力.此外,研究还发现量子干涉效应可以显著提高硝基钝化DTB-B分子结费米能级两侧分子轨道的自旋极化输运能力,同时减弱硝基钝化DTB-A分子结费米能级两侧分子轨道的自旋极化输运能力.由于量子干涉效应对氨基和硝基钝化的DTB异构体分子结自旋输运能力有不同的调制作用,因此可以通过测量氨基和硝基钝化分子结的自旋电流值来区分DTB分子的两种异构体.     

Dissociation energies of molecular hydrogen and the hydrogen molecular ion

We have obtained improved values for the dissociation energies of molecular hydrogen and its ion by using a high-resolution pulse-amplified laser to probe the second dissociation limit. The onset of the vibrational continuum is observed by state-selective detection of the atomic products of dissociation, and several auxiliary measurements link the results to the ground state. The dissociation energies are accurate to 0.010-0.026 cm(-1), improving previous measurements by a factor of 3-7. Agreement with ab initio calculations is good for H2, D2, and their ions, but not for HD and HD+.     

Photoemission of molecular adsorbates

In photoemission the observed changes in band intensities as a function of light polarization, electron emission direction, and photon energy can be used to deduce information, for example, about geometry, two-dimensional band structures, intermolecular interactions and chemical reactivity of molecular adsorbates. To characterize the ion states of molecular adsorbates in the so-called inner valence electron region we discuss results from autoionization spectroscopy as a method that yields complementary information to photoemission in this spectral region. We use results on CO, N₂, and CO₂ adsorbates to discuss the various aspects of photoemission of molecular adsorbates.     

Toward molecular electronics

A polarized N-O bond behaves as an intramolecular p-n junction. Their rectifying properties have been found in 1,3-dimethylisoxasole, 1-phenylsydnone, and 1-(4-methylphenyl)sydnone molecules based on H¹-NMR data.     

Transformation of charge transfer excitons into molecular excitons in molecular organic crystals

Formulae for persec probabilities of the nonradiative and radiative transformation of charge transfer excitons into molecular excitons in molecular organic crystals are derived and discussed. Numerical calculations are performed for solid naphtalene and anthracene.     

生物分子马达

生物分子马达处在生命与纳米两学科的交叉点上,注定会成为本世纪基础研究的主角之一。生物分子马达的研究尽管经历了150多年,但突破性进展出现在最近二十年,这既得益于单分子技术的发展,更要归功于物理学家、生物化学家、医学家及计算学家等的联合交叉研究。文章回顾了分子马达研究的历程,展示了主要成果,也提出了面临的问题。     

Switchable molecular magnets

Various molecular magnetic compounds whose magnetic properties can be controlled by external stimuli have been developed, including electrochemically, photochemically, and chemically tunable bulk magnets as well as a phototunable antiferromagnetic phase of single chain magnet. In addition, we present tunable paramagnetic mononuclear complexes ranging from spin crossover complexes and valence tautomeric complexes to Co complexes in which orbital angular momentum can be switched. Furthermore, we recently developed several switchable clusters and one-dimensional coordination polymers. The switching of magnetic properties can be achieved by modulating metals, ligands, and molecules/ions in the second sphere of the complexes.