环五甲撑五硝胺(CRX)结构和性质的DFT预示

用密度泛函理论 (DFT)B3LYP方法 ,在 6 31G 基组水平下 ,全优化计算了环五甲撑五硝胺 (CRX)的分子几何和优化构型下的电子结构 .环C -N键长为 0 .144～ 0 .148nm ,N -NO2 键长为 0 .139～ 0 .142nm ;CRX的最高占有MO(HOMO)能级和最低未占MO(LUMO)能级之间的差值ΔEg(5 .2 0 5 4eV)较大 ,预示CRX较稳定 .基于简谐振动分析求得IR谱频率和强度 .运用统计热力学方法 ,求得在 2 0 0～ 12 0 0K的热力学性质C0p ,m、S0 m 和H0 m.还运用Kamlet公式预示了它的爆速和爆压分别为 916 9m/s和 37.88GPa .     

四角晶相HfO2(001)表面原子和电子结构研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论研究了四角晶相二氧化铪(t-HfO2)体相及其(001)表面的原子几何与电子结构.理论计算结果表明,t-HfO2(001)表面不会产生重构现象.与体相电子结构相比, t-HfO2(001)表面态密度明显高于体相态密度.其次,表面原子的态密度更靠近费米能级(EF),价带往低能量处移动,并有表面态产生.计算结果表明了t-HfO2表面禁带宽度明显低于体相的禁带宽度. t-HfO2(001)的表面态产生以及表面禁带宽度减小是由于Hf原子与O原子的配位数减少,表面原子周围的环境发生变化而引起的.     

ZnTe结构相变、电子结构和光学性质的研究

运用密度泛函理论体系下的投影缀加波方法, 对闪锌矿和朱砂相结构的ZnTe在高压下的状态方程和结构相变进行了研究, 并分析了相变前后的原胞体积、电子结构和光学性质. 结果表明: 闪锌矿结构转变为朱砂相结构的相变压力为8.6 GPa, 并没有出现类似材料高压导致的金属化现象, 而是表现出间接带隙半导体特性. 相变后, 朱砂相结构Zn和Te原子态密度分布均向低能级方向移动, 带隙变小; 轨道杂化增强, 更有利于Te 5p与Zn 3d间的电子跃迁, 介电常数虚部主峰明显增强, 但宏观介电常数不受压力的影响.     

(Nb,N)共掺杂锐钛矿电子结构和光学性质的第一性原理研究

二氧化钛（TiO₂）作为一种性能优良的光催化剂已经受到越来越多的关注.本研究采用密度泛函理论的第一性原理和广义梯度近似+U方法,对锐钛矿结构TiO₂晶体三种可能的（Nb,N）共掺杂TiO₂的几何结构、形成能、能带结构、电子密度和光吸收系数进行了研究,并与单掺杂（Nb/N）体系进行了对比.对掺杂后体系的几何结构进行的计算表明杂质原子掺入后晶格发生了不同程度的畸变.此外,（Nb,N）共掺杂体系与纯TiO₂相比,其禁带宽度和吸收边较小.同时,与N掺杂TiO₂相比,N的2p态在共掺杂情形下变为完全占据,从而减少了电子空穴对的复合.而且共掺杂体系的形成能比N单掺杂体系低,因而更加稳定.因此,（Nb,N）共掺杂可以很好地提升锐钛矿型TiO₂在可见光波段的光催化性能.     

四碘甲状腺素团簇结构与光谱性质的密度泛函理论研究

在B3LYP/Lanl2mb基组水平上,利用密度泛函理论(DFT)优化了四碘甲状腺素团簇的几何结构.基于该团簇的几何结构下,其吸收和发射光谱的研究使用相同的基组水平并采用极化连续介质模型(PCM)下用含时密度泛函理论(TDDFT).研究结果表明,优化所得甲状腺素团簇的几何结构对称性为C_1;在基态稳定结构基础上,得出其输运性质,即甲状腺素团簇为p型输运材料;通过含时密度泛函理论,在优化好的基态结构基础上,又计算了它的溶剂效应,进一步得出该分子在水溶剂中的吸收光谱和发射光谱特性.     

簇合物(I2InN3)n (n=1-4)的结构和稳定性的理论研究

为寻求单一源前驱体,采用密度泛函理论DFT-B3LYP方法系统研究新的第IIIA主族叠氮簇合物的结构与性质关系。结果表明,簇合物(I2InN3) n (n=2-4)的优化构型均为由不同子体系的叠氮基α−N和In原子相连形成的环状结构,叠氮基以直线型存在。研究了几何参数随聚合度的变化趋势,并对计算获得的IR谱进行归属。能量和聚合焓均揭示簇合物的稳定性次序为3A>3B和4B>4C>4A>4D。簇合物(I2InN3)n (n=1-4)的热力学函数随温度升高和聚合度n增大而増加。热力学分析表明聚合反应在温度高达500 K均可自发进行。     

H20@C80F60结构稳定性和电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)方法中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA),对H20@C80F60结构稳定性和电子性质进行了计算研究.结果表明： H20@C80F60的反应热为236.73eV,大于H20@C80H60的反应热,同时它具有一个3.57eV的较大能隙,说明H20@C80F60具有良好的稳定性．电子结构分析表明：H20@C80F60的最低未占据轨道主要由H原子贡献,而最高占据轨道主要由C原子和F原子贡献,H20@C80F60得电子能力较H20@C80H60有了显著增强．此外,H20@C80F60与H20@C80H60类似,都为闭壳层结构,所有电子均配对,表现为非磁性．     

簇合物(I2InN3)n(n=1～4)的结构和稳定性的理论研究

为寻求单一源前驱体,采用密度泛函理论DFT-B3LYP方法系统研究新的第ⅢA主族叠氮簇合物的结构与性质关系.结果表明,簇合物(I2InN3)n(n=2～4)的优化构型均为由不同子体系的叠氮基α-N和In原子相连形成的环状结构,叠氮基以直线型存在.研究了几何参数随聚合度的变化趋势,并对计算获得的IR谱进行归属.能量和聚合焓均揭示簇合物的稳定性次序为3A＞3B和4B＞4C＞4A＞4D.簇合物(I2InN3)n(n=1～4)的热力学函数随温度升高和聚合度n增大而增加.热力学分析表明聚合反应在温度高达500 K均可自发进行.     

H20@C80F60结构稳定性和电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)方法中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA),对H20@C80F60结构稳定性和电子性质进行了计算研究.结果表明： H20@C80F60的反应热为236.73eV,大于H20@C80H60的反应热,同时它具有一个3.57eV的较大能隙,说明H20@C80F60具有良好的稳定性．电子结构分析表明：H20@C80F60的最低未占据轨道主要由H原子贡献,而最高占据轨道主要由C原子和F原子贡献,H20@C80F60得电子能力较H20@C80H60有了显著增强．此外,H20@C80F60与H20@C80H60类似,都为闭壳层结构,所有电子均配对,表现为非磁性．     

密度泛函理论研究Nin,Nin±(n=1-5)团簇的结构和电子性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了中性及带电Ni小团簇的基态几何结构和电子结构特性。对中性Nin(n=1-5)团簇,除去一个电子对基态几何结构所引起的变化相比增加一个电子所引起的影响要更加明显。n=4时,Ni+4,Ni4以及Ni4-较之相邻个体具有较大的能隙,但在所讨论的尺寸范围内,没有找到幻数结构。随着原子数的递增,Nin+,Nin,Nin-(n=1-5)团簇体系的磁矩总体呈上升趋势,值得关注的是：添加一个电子能够显著增强中性体系的磁性。 讨论了与实验结论符合较好的绝热电子亲和能（AEAs）以及绝热离化势（AIPs）。     

DFT and TD-DFT study on structure and properties of organic dye sensitizer TA-St-CA

The geometry, electronic structure, polarizability and hyperpolarizability of organic dye sensitizer TA-St-CA, which contains a π-conjugated oligo-phenylenevinylene unit with an electron donor–acceptor moiety, was studied using density functional theory (DFT), and the electronic absorption spectrum was investigated via time-dependent DFT (TD-DFT) with several hybrid functionals. The calculated geometry indicates that the strong conjugated effects are formed in the dye. The TD-DFT results show that the hybrid functional PBE1PBE and MPW1PW91 are more suitable than B3LYP for calculating electronic absorption spectra. The features of electronic absorption spectra were assigned on account of the qualitative agreement between the experiment and the calculations. The absorption bands in visible and near-UV region are related to photoinduced electron transfer processes, and the diphenylaniline group is major chromophore that contributed to the sensitization, and the interfacial electron transfer are electron injection processes from the excited dyes to the semiconductor conduction band. Compared with the similar dye D5, the good performance of TA-St-CA in dye-sensitized solar cells may be resulted from the higher energy level of the lowest unoccupied molecular orbital and the larger oscillator strengths for the most excited states with intramolecular electron transfer character.     

六硝基六氮杂三环十二烷的结构和性能——HEDM分子设计

用密度泛函理论B3LYP方法,在631G基组水平下设计和计算了高能量密度化合物六硝基六氮杂三环十二烷的结构和性质.由分子总能量、前线轨道能级和键集居数等电子结构参数,判别船式(α)比椅式(β)构象稳定.求得其IR谱频率和强度并作归属,报道了200～800K体系的热力学性质.基于理论计算密度和生成热,运用Kamlet公式预示了标题物的爆速和爆压,α构象的爆速和爆压分别为9.46km/s和41.74GPa,β构象则稍低些,分别为9.34km/s和40.02GPa.     

锇杂苯的电子结构及芳香性

使用密度泛函理论及片段轨道相互作用分析方法 ,研究了典型的锇杂苯的电子结构和芳香性 .结果表明 ,锇碳六员环具有较好的环平面性及键的离域性 ,占据的锇dxz轨道与碳环的 3π空轨道之间的反馈π键相互作用 ,使得环上离域π电子数满足H櫣ｃｋｅｌ的 4n +2规则 ,计算的环外质子化学位移、同键反应芳香性稳定化能、绝对硬度和磁化率增量数据均表明锇杂苯具有芳香性     

红景天苷分子结构与光谱的密度泛函理论分析

随着科学技术不断发展,中药质量控制和质量评价出现了越来越多的新技术。在中药标准化过程中,现代药学研究已经取得了许多令人瞩目的成果,检测方法和技术取得了很大的进展,由过去单一指标检测发展到多指标检测,但由于中草药成分复杂,作用机制不明等因素制约了中药的发展。红景天是一种少数民族药,是中医药发展不可或缺的组成部分。红景天苷是红景天中的主要有效成分之一,其提取、分离和纯化等方法报道甚多,但其分子键长键角二面角、前线轨道分布、表面静电势等分子参数却鲜有报道,这些都是决定其化学性质和反应机理的重要因素。采用Gaussian09W化学计算软件的密度泛函理论DFT/B3LYP方法和6-31(d)基组优化红景天苷分子,得到其稳定结构的键长、键角和二面角参数。在此稳定构型的基础上,计算其表面静电势（ESP）、最低空轨道（LUMO）、最高占据轨道（HOMO）、红外光谱（IR）和核磁共振波谱数据（NMR）。分别对IR和NMR峰位置进行了归属并与文献报道数据进行了对比,结果表明：计算结果的红外吸收频率没有出现虚频说明该优化结果是合理可靠的,最高占据轨道能量E=-5.82 eV,最低空轨道能量E=-0.000 42 eV,二者差值为5.81 eV。通过绘制了轨道的电子云分布图可以看出HOMO轨道主要分布于苯环,为π电子的成键轨道有一个节面;LUMO轨道也主要分布在苯环上,为π电子的反键轨道有两个节面。表面静电势的绘制可以直观地反映出分子中哪部分易发生亲核取代、哪部分易发生亲电取代反应。通过绘制第一激发态和基态电子差值,可以直观地得到电子的迁移方向。对红景天苷分子计算理论研究可以为进一步探索其化学反应机理、结构修饰和活性位点的确认等提供重要的参考依据和新思路。     

Structural and electronic properties of endohedral doped SWCNTs: A DFT study

The structural and electronic properties of semiconductors (Si and Ge) and metal (Au and Tl) atoms doped armchair (n, n) and zigzag (n, 0); n=4–6, single wall carbon nanotubes (SWCNTs) have been studied using an ab-initio method. We have considered a linear chain of dopant atoms inside CNTs of different diameters but of same length. We have studied variation of B.E./atom, ionization potential, electron affinity and HOMO–LUMO gap of doped armchair and zigzag CNTs with diameter and dopant type. For armchair undoped CNTs, the B.E./atom increases with the increase in diameter of the tubes. For Si, Ge and Tl doped CNTs, B.E./atom is maximum for (6, 6) CNT whereas for Au doped CNTs, it is maximum for (5, 5) CNTs. For pure CNTs, IP decreases slightly with increasing diameter whereas EA increases with diameter. The study of HOMO–LUMO gap shows that on doping metallic character of the armchair CNTs increases whereas for zigzag CNTs semiconducting character increases. In case of zigzag tubes only Si doped (5, 0), (6, 0) and Ge doped (6, 0) CNTs are stable. The IP and EA for doped zigzag CNTs remain almost independent of tube diameter and dopant type whereas for doped armchair CNTs, maximum IP and EA are observed for (5, 5) tube for all dopants.     

1,8,15,22-四(3-戊氧基)自由酞菁的结构、性质和红外光谱研究

利用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-31G(d)基组水平上对1,8,15,22-四(3-戊氧基)自由酞菁的分子结构、分子轨道、原子电荷分布和红外光谱进行了研究。对酞菁骨架结构计算的键长 和晶体结构相差最大仅0.002 nm,最小的不足0.000 3 nm,表明了计算的酞菁骨架结构与晶体数据很吻合;对实验红外光谱图上的峰和模拟的峰的波数进行对应线性拟合,得出拟合直线的斜率为1.039, 截距为58 cm-1,说明计算的红外光谱和实验测得的对应得非常好。上述结果验证了所选取的理论方法和基组的可靠性。通过与未取代自由酞菁结构和性质的比较,发现烷氧基取代后的酞菁 分子中原子电荷仍然主要分布在酞菁环的内部,烷氧基的氧原子也带有较多负电荷。但是α-位烷氧基取代对整个酞菁分子结构和性质都产生很大的影响,烷氧基取代升高了HOMO和LUMO的能量,降低了 HOMO-LUMO能级,从而降低了其稳定性。借助正则坐标分析,对红外光谱中的重要吸收峰进行了详细的指认。     

Density Functional Theory Study on Organic Dye Sensitizers Containing Bis-dimethylfluorenyl Amino Benzofuran

运用密度泛函理论和含时密度泛函理论研究了两种含二-二甲基芴氨基苯并呋喃基团的有机染料敏化剂的几何结构、电子结构、极化率和超极化率以及紫外可见谱. 基于理论计算和实验结果的一致性指认了电子吸收谱的特征. 可见区的吸收带都与光诱导电荷转移过程有关,二甲基芴氨基苯并呋喃基团是在光电转换敏化中起主要作用的基团. 通过对两种染料敏化剂的比较,分析了亚乙烯基对几何结构、电子结构和光谱特性影响.     

苯并咪唑类的密度泛函理论计算及拉曼光谱研究

利用激光显微拉曼光谱仪采集了三种苯并咪唑类农药(多菌灵、噻菌灵和苯菌灵)的拉曼光谱。应用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP杂化泛函和6-31G(d, p)基组对三种苯并咪唑类农药分子进行结构优化和拉曼光谱振动频率计算。结果表明,理论计算得到的振动频率值与实验测得值吻合较好。对三种苯并咪唑类农药分子在200～3 500 cm-1范围内的振动模式进行归属,找到了苯并咪唑类分子的3个特征峰,分别位于1 015, 1 265 cm-1和1 595 cm-1附近;对比分析三种农药拉曼光谱的差异性,找到三种农药分子各自不同的特征峰。研究结果可为苯并咪唑类农药的拉曼光谱分析提供理论依据,将促进食品和农产品中苯并咪唑类农药残留的快速检测研究。     

Control of optical absorption edge of TiO2 through co-doped acceptors: The chemical trend

Tuning the optical adsorption edge of TiO₂ is attracting increasing attention as a potential solution to the worldwide energy shortage. A possible strategy to achieve high efficiency photocatalysis with TiO₂ is through dopants to modulate chemical composition. Based on first-principles calculations, we propose a hole-strain-mediated coupling mechanism between co-doped acceptors in anatase TiO₂. When the dopant complex on neighboring oxygen sites contains a large radius atom, and the doped system has at least one net hole, the dopants will strongly couple to form a pair through the local lattice strain induced by the large dopant. The coupling results in bandgap narrowing due to the appearance of the fully occupied mid-gap states, leading to a much more effective band gap reduction than that induced by mono-doping or conventional donor–acceptor codoping. The calculated absorption spectra show that acceptor–acceptor codopings could shift the absorption edge to the visible light region.