草酰胺分子构型、稳定性、IR光谱及分子轨道的密度泛函与从头算研究

运用多种密度泛函理论 (DFT)和从头算 (abinitio)方法研究了草酰胺顺、反异构体的分子几何构型 ,结果表明Beck88交换函数与LYP非局域相关函数形成杂化的DFT方法B3LYP与MP2方法计算结果比较吻合。在此基础上选择B3LYP方法对草酰胺分子电子结构、红外光谱和前线分子轨道组成进行了系统研究 ;与实验事实对比分析了气态草酰胺分子中配位原子的反应活性     

CH3S CH2SH异化反应的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)和从头算(ab initio)研究了CH3S←→CH2SH互异化的反应机理．采用HF、B3LYP、MP2理论水平和中等基组6-31(d)，计算了CH3S、CH2SH及其过渡态的结构参数、谐振频率、零点能(ZPF)、总能量和相对能量，并利用B3LYP／6-31(d)的方法计算了反应的内禀反应坐标(IRC)，给出了分子构型和自旋污染沿反应坐标的变化曲线，以及最小能量曲线(MEP)、绝热能量曲线．此外，利用传统过渡态理论(CTST)研究了该互异化反应的速率常数和平衡常数在200～1000K的变化．     

4-氟苯甲醛酪氨酸席夫碱的制备及其振动光谱的密度泛函理论和从头算理论计算的研究

4-氟苯甲醛酪氨酸席夫碱(4-FT)由4-氟苯甲醛和L-酪氨酸钾盐在室温条件下反应制得,4-FT的结构通过1HNMR,FTIR和Raman测试得到确认。分别用密度泛函(DFT,density functional theory)理论的B3LYP(Becke’s three-parameter exchange functional(B3)with Lee,Yang,Parr(LYP))方法和从头算(ab initio)理论的HF(Hartree-Fock)方法,选用标准的6-31G**和6-31G*基组对化合物4-FT的几何构型进行优化。同时分别在B3LYP/6-31G**,B3LYP/6-31G*,HF/6-31G**和HF/6-31G*水平下计算4-FT的振动波数。用密度泛函(DFT)的B3LYP方法计算并校正后的波长数据比用从头算(ab i-nitio)的HF方法计算的结果更与实验数据吻合。     

B3分子的结构和势能函数

利用从头计算法QCISD/6-311G**确定了B3分子的基电子态,并计算了结构参数.采用原子分子反应静力学原理推导了其离解极限.在此基础上,用多体展式法导出了B3(X2A′1)的解析势能函数,可用于进一步的计算研究.通过势能函数等值图和三维图分析和展示了B3分子的结构特点,并指出由B2到B3分子的最可能途径.     

硝基甲苯类炸药C-NO2键中点的静电势

利用HONDO程序包,采用从头计算法对硝基甲苯类炸药的分子结构及其C-NO2键中点的静电势进行了计算,讨论了硝基甲苯类炸药C-NO2键中点的静电势最大值Vmidmax与其实验撞击感度之间的关系.研究表明:对于硝基甲苯类炸药,可用其分子C-NO2键中点的静电势最大值Vmidmax来确定其撞击感度的变化趋势.以静电势为判据,讨论了硝基和甲基数目以及硝基和甲基的相对位置对这类炸药撞击感度的影响.     

磺胺甲恶唑的振动光谱和密度泛函理论研究

磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole, SMX)是一种磺胺类广谱抗生素.基于密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在B3LYP/6-311++G (d, p)基组水平上对SMX初始构型进行结构优化,得出该分子最稳定结构构型.同时,给出了SMX的键长、键角和二面角等空间结构参数值,确定该分子空间构型为非平面结构.相同基组水平下进行频率计算,通过频率校正因子0.9630修正并绘制了SMX分子的红外光谱和拉曼光谱图.发现光谱谱段主要分布在3600-2800 cm^-1和1700-300 cm^-1频率段,并且理论计算值和实验测定值有较好吻合,表明DFT计算方法是可取和可信的.借助GaussView 6.0软件和计算得到的势能分布结果对频率范围内每一个振动模式进行了指认归属.此外,采用Multiwfn和VMD程序计算并分析SMX分子的静电势和前线分子轨道,预测了该分子的反应活性位点.该结果为SMX分子的振动光谱检测提供基础数据,为其结构鉴定提供技术参考.     

2,3,7,8-四氯苯并二英分子结构与热力学性质的理论研究

用密度泛函理论（DFT）和从头算（ab initio)方法,在B3LYP／6－31G,B3LYP／6－31G＊,B3LYP／6－311G＊和MP2／6－31G＊水平上全优化计算了2,3,7,8－四氯苯并二恶英（2,3,7,8－TCDD）的几何构型,电子结构和振动频率,并用校正后的频率计算了298－1500K的标准热力学函数,同时用半经验的PM3 SCF－MO进行了同样的计算,计算结果与实验值及文献值较好地吻合。     

B3分子的结构和热能函数

利用从头计算法QCISD／6－311G确定了B3分子的基电子态,并计算了结构参数。采用原子分子反应静力学原理推导了其离解极限。在此基础上,用多体展式法导出了B3（X^2A’1）的解析势能函数,可用于进一步的计算研究。通过势能函数等值图和三维图分析和展求了B3分子的结构特点,并指出由B2到B3分子的最可能途径。     

有限长扶手椅形单壁碳纳米管分子静电势的理论研究

在混合密度泛函B3LYP理论下,用3-21G基函数对有限长扶手椅形单壁碳纳米管(4,4)、(5,5)和(6,6)的构型进行优化和分子静电势计算.结果表明:除近核区域为正常的正电势外,碳纳米管结构模型的管内和管外为负电势区域;在碳纳米管结构模型的管内,管心处均出现负电势的最小值,且负电势的绝对值随着碳纳米管的曲率降低而增大,管心轴线上静电势的变化随碳纳米管的曲率降低而减少,带电粒子流比较容易通过纳米管.     

几种香豆素衍生物分子的二阶非线性光学性质的从头算研究

采用从头算ab initio Hartree_Fock/6_31G方法，对以3_苯基香豆素为母体的香豆素系列衍生物分子进行了几何优化，计算了它们的分子二阶非线性光学系数β值，分析了其分子结构、取代基类型和取代位置对β值的影响，并对计算结果所反映的规律性进行了探讨. 关键词： 3_苯基香豆素 非线性光学 二阶效应 从头算 电荷转移     

Electrostatic potential of several small molecules from density functional theory

A number of density functional theory (DFT) methods were used to calculate the electrostatic potential for the series of molecules N2, F2, NH3, H2O, CHF3, CHCl3, C6H6, TiF4, CO(NH2)2 and C4H5N3O compared with QCISD (quadratic configuration interaction method including single and double substitutions) results. Comparisons were made between the DFT computed results and the QCISD ab initio ones and MP2 ab initio ones, compared with the root-mean-square deviation and electrostatic potential difference contours figures. It was found that the hybrid DFT method B3LYP, yields electrostatic potential in good agreement with the QCISD results. It is suggest this is a useful approach, especially for large molecules that are difficult to study by ab initio methods.     

用四极矩展开方法计算H2-H2的相互作用对势

利用四极矩展开方法将H2-H2的相互作用对势对几种特殊构型进行展开,用从头算分子结构程序计算这些构型下的相互作用势,由此近似得出H2-H2的相互作用对势,并对不同的展开方法进行了比较研究.     

A periodic DFT study on adsorption of small molecules(CH4,CO,H2O,H2S,NH3)on the WO3(001) surface-supported Au

Gas molecules(such as CH4,CO,H2O,H2S,NH_3)adsorption on the pure and Au-doped WO3(001)surface have been studied by Density functional theory calculations with generalized gradient approximation.Based on the the calculation of adsorption energy,we found the most stable adsorption site for gas molecules by comparing the adsorption energies of different gas molecules on the WO3(001)surface.We have also compared the adsorption energy of five different gas molecules on the WO3(001)surface,our calculation results show that when the five kinds of gases are adsorbed on the pure WO3(001)surface,the order of the surface adsorption energy is CO>H2S>CH4>H2O>NH3.And the results show that NH3 is the most easily adsorbed gas among the other four gases adsorbed on the surface of pure WO3(001)surface.We also calculated the five different gases on the Au-doped WO3(001)surface.The order of adsorption energy was found to be different from the previous calculation:CO>CH4>H2S>H2O>NH3.These results provide a new route for the potential applications of Au-doped WO3 in gas molecules adsorption.     

新型镧配合物的合成与荧光性质

在氮气保护下,以无水乙醇为溶剂,制备了硝酸镧与4-氨基-1,2,4-三氮唑缩对二甲氨基苯甲醛(L)配合物,单晶结构分析确定其组成为LaL_3(NO_3)_3·(H_2O)_2·(C_2H_5OH)_2,配合物中La~(3+)分别与3个硝酸根、2个水分子和2个分子乙醇中的氧原子配位,配位数为10,并与4-氨基-1,2,4-三氮唑缩对二甲氨基苯甲醛以氢键形式结合形成立体结构分子.通过元素分析、红外光谱、固体荧光光谱等手段对合成的配体及配合物进行了表征.实验结果表明,4-氨基-1,2,4-三氮唑缩对二甲氨基苯甲醛是一种多晶粉末状的发光材料,固体荧光谱图显示荧光发射峰在451 nm处,为蓝色荧光,色纯度高,荧光量子效率高,而合成的配合物的荧光发射峰则红移至464 nm左右,同时荧光强度显著增强近一倍.     

偏二甲肼在氟化镁涂层表面的吸附与反应

研究了偏二甲肼在氟化镁涂层表面的吸附和化学反应情况.首先用液相或气相偏二甲肼沾染氟化镁涂层表面,再将涂层置于真空环境足够长时间,然后通过对比沾染前、后涂层表面的红外吸收光谱、X射线光电子能谱和漫反射率,了解涂层表面的吸附状况和性能变化.实验表明,覆盖于氟化镁涂层表面的偏二甲肼液膜分子,在真空环境下充分脱附的时间约为2h,充分脱附后的涂层表面只有单层化学吸附存在,其质量密度约为27ng/cm2,实验后氟化镁涂层表面的漫反射率下降了10%～15%;在-10℃的偏二甲肼饱和蒸气中沾染10min后,氟化镁涂层表面的原子组成和漫反射率变化很小,红外吸收光谱也没有偏二甲肼特征峰出现.     

Structural and Interaction Properties of Porphyrin Layers — A Quantum Chemical Study

This paper is proposed to understand the interaction of porphyrin layers with diatomic molecules interacting at their interior regions by applying ab initio and density functional theory(DFT) methods. We have used NO, CO, and O2 diatomic molecules to interact with the porphyrin layers. The most common Fe-centered metalloporphyrin structure with tetra-pyrrlic rings having N4 core is chosen for the study. The optimization of Porphyrin-Porphyrin(P I-P II)and Porphyrin-Diatomic molecule-Porphyrin(P I-AB-P II)(AB = NO, CO, and O2) complexes are performed using HF method. In order to understand the planarity and appropriate stacking size of porphyrins and also to infer the separation of diatomic molecules between porphyrin layers the behavior of P I-AB-P II complexes(where AB = NO, CO, and O2)are analyzed using structural properties and molecular electrostatic potentials(MEP). The MEPs are calculated using hybrid exchange correlation functional B3PW91 of DFT along with 6-31+G* basis set for the P I-P II and P I-AB-P II complexes obtained from HF method.     

FIELD IONIZATION OF MOLECULES IN AN INTENSE LASER FIELD

In order to predict the field ionization probabilities, the accurate ab initio electrostatic potential of molecules has to be calculated. However, the calculation of the full ab initio electrostatic potential of molecules is complicated, even impossible for some larger molecules with low symmetry. Here, we present a semi-empirical model to treat the field ionization of molecules in an intense laser field. In this model, a modified Coulomb potential is used to take the place of the complicated ab initio electrostatic potential of molecules. The analytic equations of the Keldysh adiabatic parameter using the Coulomb potential and the modified Coulomb potential have first been given. Using our semi-empirical model, we have calculated the field ionization probabilities and the Keldysh adiabatic parameters of O₂, N₂, SO₂, C₂H₄, CH₃CN and C₆H₆ in an intense laser field. The results agree excellently with the calculations using the ab initio electrostatic potential of molecules. As the modified parameter for the Coulomb potential can be found from experimental measurements, the field ionization mechanism of molecules can be immediately predicted with our semi-empirical model.     

黄芩素磺酸根与钙离子的自组装作用

黄芩素磺酸根与钙离子在水溶液中自组装得到黄芩素-8-磺酸钙[Ca(H2O)6(C15H9O5SO3)][C15H9O5SO3].8H2O单晶,采用单晶X射线衍射对其组成和结构进行了研究。单晶衍射分析表明:黄芩素-8-磺酸钙属三斜晶系,空间群P1;结构中包含2个黄芩素-8-磺酸根阴离子、1个钙离子、6分子配位水和8分子结晶水。配位水、结晶水和黄酮骨架上的磺酸根、酚羟基、羰基之间以多种氢键相连,黄酮骨架之间存在π…π芳香堆积作用。配位作用、π…π芳香堆积、氢键以及阴阳离子间的静电引力将黄芩素-8-磺酸钙自组装成具有三维结构的超分子。     

He-N2碰撞体系散射截面的理论研究

本文运用量子化学从头计算MP2方法6-311 G(3df,2p)基组,计算了He-N2相互作用的势能,拟合出He原子与N2分子相互作用的各向异性势函数,其势函数参数:势能球平均势阱位置、势阱深度、势能零点位置与通过散射实验数据分析的ESMSV(Exponential-Spline-Morse-Spline-Van der waals)势比较吻合.然后,用公认精确度高的密耦方法计算了He原子与N2分子碰撞体系的总微分截面、弹性微分截面、转动激发的非弹性微分截面和积分截面,计算结果与实验数据符合得较好.     

三聚氰胺(C_3N_6H_6)的高压Raman与压致结构相变研究

本文在8 7GPa压力范围内研究了三聚氰胺(C3N6H6)的高压原位Raman光谱。通过内、外Raman活性模的压致效应,发现在1 5GPa和6 0GPa压力下该分子晶体发生了压致结构相变。用空间群相关原理确认在1 5GPa压力下它从单斜相转变为三斜相;在6 0GPa压力下又发生了另一次结构相变。然后在室温高压条件下对三聚氰胺进行了原位同步辐射能量散射x-ray衍射实验(EDXD),在14 7GPa压力范围内,观察到常压下为单斜晶系的三聚氰胺经历了两次压致结构相变。在1 3GPa下,三聚氰胺分子晶体从单斜相转变为三斜相;在8 2GPa又转变为正交相。本实验结果为利用三聚氰胺碳氮有机分子晶体高温高压合成超硬C3N4共价晶体的研究提供了重要信息。