不同亲水性探针分子在金电极上硫醇自组装跨膜动力学研究

采用扫描电化学显微镜测定了不同亲水性氧化还原电对在硫醇修饰的金电极表面上的异相电子转移速率常数. 分别选择铁氰化钾[K3Fe(CN)6]和N,N,N',N'-四甲基-1,4苯二胺(TMPD)作为氧化还原探针,根据得到的反馈曲线拟合出异相电子转移速率常数. 比较这些速率常数可以看出, 修饰层对疏水性的TMPD分子显示出更好的穿透性. 通过一个简单的模型可以解释TMPD的穿透过程, 在TMPD电子隧穿的前后存在着单层膜和水溶液间的快速平衡, 而隧穿作为决速步骤, 其表观速率常数也比K3Fe(CN)6的大. 通过计算得到TMPD的隧穿因子β为1.2/CH2.     

有机分子共振隧穿二极管

介绍了共振隧穿二极管(RTD)和有机分子共振隧穿二极管的结构、功能及工作原理，并对有机分子RTD的研究进展作了概述。     

电极距离对4,4’-联苯二硫酚分子器件非弹性电子隧穿谱的影响

基于杂化密度泛函理论和格林函数方法, 计算了4,4’-联苯二硫酚分子器件的非弹性电子隧穿谱, 并研究了电极距离对该非弹性电子隧穿谱的影响. 计算结果表明, 非弹性电子隧穿谱随电极距离的改变呈明显不同的特征, 从而表明了分子的非弹性电子隧穿谱技术能够灵敏地反映出分子器件的微观结构. 研究结果显示, 垂直于电极表面的振动模式对非弹性电子隧穿谱具有较大的贡献.     

二茂铁自组装分子结中电荷隧穿与跳跃传输的机理研究

采用硫醇自组装单层膜结合悬浮纳米线技术制备了分子结器件, 对比研究了非电活性的1-十一烷基硫醇(C11)和电活性的二茂铁己硫醇(FHT)分子结的电荷传输特性. 结合两种传输机理, 提出一种新的模型拟合了分子结的电流-电压特性, 发现了氧化还原活性中心二茂铁(Ferrocene, Fc)可以使电荷传输机理由隧穿变成隧穿与跳跃共存. 结合变温实验验证了这一机理, 并对这种混合机理出现的原因进行了分析.     

稀土Dy3+掺杂Fe3O4的合成及电磁性质

通过溶胶-凝胶法，合成了稀土Dy^3＋掺杂的Fe3O4样品，研究了掺杂对电磁性质的影响。通过X射线衍射分析发现，由于离子半径的不匹配，Fe3O4中稀土离子的高浓度掺杂不能实现，仅有极少量的稀土离子取代了Fe3O4中的Fe^3＋。通过振动样品磁强计对磁性质进行了表征，掺杂引起样品饱和磁化强度发生变化，这可能是因为Dy^3＋取代引起的磁化强度增加和杂相引起的磁化强度降低共同作用的结果。四电极法研究隧道磁阻发现，磁阻与掺杂量的关系表现出降低-升高-降低的特殊变化规律。这主要是由于掺杂Fe3O4自旋极化率降低导致隧穿磁阻下降，同时，掺杂Fe3O4在隧穿颗粒体系中实现了第二相即绝缘相的同步合成，第二相的出现有利于隧穿磁阻的增加。     

C_2(a~3Π_u)自由基与若干不饱和碳氢化合物反应的温度效应

运用脉冲激光光解-激光诱导荧光(PLP-LIF)的方法研究了C2(a3Πu)自由基与若干不饱和碳氢化合物(C2H4(k1),C2H2(k2),C3H6(k3)和2-C4H8(k4))气相反应的温度效应.在298-673 K的温度范围内,获得了这些反应的双分子反应速率常数.获得的速率常数可以用Arrhenius公式表达如下:k1(T)=(4.53±0.05)×10-11exp[(196.41±5.20)/T],k2(T)=(3.94±0.04)×10-11exp[(143.04±4.28)/T],k3(T)=(7.96±0.17)×10-11exp[(185.10±8.86)/T],k4(T)=(1.04±0.02)×10-10exp[(180.34±7.67)/T],误差为±2σ.由获得的双分子反应速率常数及其所呈现的负温度效应,在298-673 K温度范围内,C2(a3Πu)自由基和这些不饱和碳氢化合物的反应遵循加成机理.     

电化学监测酸碱滴定法测定(R-H)+·键的异裂自由能

建立一种电化学监测酸碱滴定(EABT)方法, 利用循环伏安(CV)技术直接观测正离子基(RH+*)酸解过程中各物种浓度的变化, 从而得到酸性离解常数(pKRH+*)和键异裂自由能(ΔGhet). 所测吩噻嗪系列在二甲基亚砜和乙腈中的pKRH+*与文献中用间接法得到的pKRH+* 值相当吻合, 证实了本方法的可信度. 由于不需要间接方法所必需的中性母体分子的pKa和负离子氧化电位, 故该方法可适用于难于测定的大量有机体系pKRH+*常数的研究.     

电位对α-Fe2O3和掺钛α-Fe2O3光氧化水电荷转移速率常数的影响

外加一定的阳极电位可提高未掺杂的α-Fe₂O₃和Ti掺杂的α-Fe₂O₃(Ti-Fe₂O₃)电极的光电流或光电化学氧化水的速率, 但文献中通常假定电位全部降落在半导体固体一侧(带边钉扎), 其对界面电荷转移速率常数的影响鲜见报道. 本文应用电化学阻抗谱研究了外加电位对这两种电极光电化学氧化水时界面电荷转移速率常数的影响.结果表明: 随着外加阳极电位增大,两种电极的界面电荷转移速率常数均增大,但速率常数增幅比理论预期的要小, 表明电位并不是全部降落在电极的亥姆霍兹层, 而是同时降落在空间电荷层和亥姆霍兹层(费米能级钉扎). 表面态电容测量结果表明光生电荷可在表面态中积累, 导致了电位在电极界面重新分布并提高了界面电荷转移速率常数.相同电位下, 光强越强, 光生空穴在表面态积累越多, 降落在亥姆霍兹层中的电位增加,电荷转移速率常数也更大. 与α-Fe₂O₃相比,外加阳极电位对Ti-Fe₂O₃的界面转移速率常数提高更为明显.     

双笼氟化富勒烯分子C_(20)F_(18)(CO)_2C_(20)F_(18)电子输运性能的第一性原理研究

以双笼氟化富勒烯C_(20)F_(18)(CO)_2C_(20)F_(18)为中心分子,与Ag(100)纳米线电极连接构筑分子电子器件,通过第一性原理和非平衡格林函数相结合的方法,对器件的电子输运特性进行了研究.结果显示,在外加偏压的作用下,中心分子的前线轨道逐渐定域在分子的左侧,电子透射通道被阻塞,所对应的共振隧穿峰被压制,器件的电流-电压特性曲线在0.3~0.8V区间内表现出明显的负微分电阻(NDR)现象.     

紫外光谱法实时测定腈水合酶的催化动力学

采用紫外光谱法研究了腈水合酶催化丙烯腈水合的过程,在不同丙烯腈初始浓度下,测定了催化过程中275nm紫外吸光度的变化,计算出丙烯酰胺的生成速率.用Michaelis-Menten方程对不同丙烯腈浓度下的Nocardiasp.腈水合酶催化速率进行了拟合,得到该酶以丙烯腈为底物的米氏常数(K_m)为8.46mmol/L,单位质量腈水合酶的催化速率常数(k_cat)为2398μmol/(min·mg).     

355 nm光诱发的水体中HNO2与C6H5Br交叉反应机理

利用激光闪光光解技术研究了有氧、无氧条件下HNO2-C6H5Br-H2O体系的光化学反应. 研究结果表明, HNO2与C6H5Br的光化学反应由HNO2光解产生·OH自由基引发, ·OH与C6H5Br反应生成C6H5Br…OH, 反应速率常数为(8.1±0.7)×109 L·mol-1·s-1. C6H5Br…OH可被HNO2或O2氧化. C6H5Br…OH 与HNO2的二级反应速率常数为(3.0±0.5)×107 L·mol-1·s-1, 比C6H5Br…OH与O2的反应速率常数(4.0±0.6)×108 L·mol-1·s-1小, C6H5Br…OH与O2生成的C6H5Br…OHO2以(2.4±0.1)×104 s-1 的速率单分子衰减. 气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析表明, C6H5Br…OH 与HNO2或O2作用可形成多种含硝基的化合物或醌类物质.     

多壁碳纳米管/氯丁橡胶复合材料的应变感知特性研究

通过多壁碳纳米管(MWCNT)共混改性氯丁橡胶(CR),得到了具有电阻-应变响应特性的复合材料。随着碳纳米管含量增加，材料的强度和刚度显著提升。MWCNT含量的导电渗流阈值为4.75 wt%,含量超过该值，MWCNT在橡胶基体内部形成隧穿导电网络，材料具有导电能力。静态和循环载荷下材料的电阻-应变响应测试分析表明，当MWCNT含量为8 wt%时，材料的电阻-应变响应灵敏系数GF>418,体现出良好的应变感知特性。随着MWCNT含量增加，GF值逐渐减小，同时电阻-应变响应的稳定性下降，并出现肩峰效应，证明过高的碳纳米管含量对导电网络随变形发生的破坏与重构产生不利影响。最终通过数字图像相关法(DIC)和电子遂穿效应理论模型，对上述电阻-应变响应机理进行了分析。     

二羟基二过碘酸合镍(IV)氧化氨基丙酸的动力学

在碱性介质中研究了二羟基二过碘酸合镍（Ⅳ）配离子（DDN）氧化α－氨基丙酸的动力学，结果表明，反应对DDN为一级，对α－氨基丙酸为正分数级，准一级速率常数，k_(obs)，随［OH~－］增加而增加，随［IO~-_4］增加而减小，无盐效应也未检出自由基1/k_(obs)对［IO~-_4］有直线关系，表明二羟基一过碘酸合镍（Ⅳ）（DMN）是氧化剂的活性物种，据此很出了一个包括DDN与DMN存在前期平衡和内层一步双电子转移的反应机理．导出的速率方程园满地解释了全部实验现象，并且计算出速控步聚的速率常数，前期平衡常数和活化参数．     

谷氨酸功能胶束温和催化水解甲基-β-D-纤维二糖苷

合成了一种含有谷氨酸残基的长链烷基表面活性剂N^α-十二烷基-L-谷氨酸. 研究了表面活性剂所形成的胶束体系在较温和条件下催化纤维素模型物甲基-β-D-纤维二糖苷(MCB)水解的反应. 研究表明此功能胶束对MCB水解为葡萄糖的反应在较低的温度(90℃)下就表现出明显的催化作用, 在pH 5.0附近具有最佳的催化水解效果.根据胶束催化的相分离模型获得MCB水解的一级反应速率常数(km).研究了胶束与组氨酸(His)或谷氨酸(Glu)所组成的复配体系对MCB的催化水解作用. 结果表明: 氨基酸小分子的加入极大地促进了水解反应的进行, 而胶束与氨基酸在1:1的摩尔浓度配比时催化效果最好. 温度对水解反应速率以及副产物的产生有明显的影响. 在130℃, pH 5.0的水溶液中, 胶束与谷氨酸的复配体系催化MCB水解反应1.5 h后的葡萄糖收率可达到36.6%. 本文也对此催化体系催化MCB水解反应动力学进行了研究, 获得了催化反应的表观一级速率常数(k_obsd), 计算得到催化水解反应生成葡萄糖的活化能(E_a)为97.18 kJ·mol^-1.     

基于范数指数定量构效关系预测β-环糊精络合常数

环糊精在药剂学领域中是一类重要的包结化合物, 其中络合物稳定常数(logK)是一个关键评价参数. 本研究基于扩展距离矩阵提出了一组范数指数, 利用多种计算方法构建了系列定量构效关系模型, 并对233种化合物与β-环糊精的logK进行了计算预测. 计算结果表明基于扩展距离矩阵范数建立的系列定量构效关系模型均能较好预测logK; 其中利用最小二乘-支撑向量机方法建立的模型预测效果最好, 其预测结果的相关性系数R和留一、留十交叉验证相关性系数(Q_LOO,Q_LTO)分别为0.9587、0.8775和0.8732. 与文献方法对比结果表明, 本工作的预测结果在准确性和稳定性上有着显著的改善, 且能分辨同分异构体. 本课题组前期研究成果和本项工作表明基于范数指数构建的定量构效关系不仅适用于计算化合物的基础物理化学性质, 还能应用到化学反应过程相关常数的准确预测.     

吲哚咪唑基钌(Ⅱ)联吡啶配合物与酵母RNA的相互作用

通过紫外-可见光谱和荧光光谱滴定、稳态荧光猝灭和溴化乙啶竞争键合实验研究了Ru(Ⅱ)配合物[Ru(bpy)(H₂iip)₂](ClO₄)₂{bpy=2,2′-联吡啶, H₂iip=2-(吲哚-3-基)-咪唑[4,5-f][1,10]-邻菲罗啉}的酵母RNA键合性质. 结果表明, 二者键合模式为嵌入键合, 其键合常数为7.09×10⁶ L/mol, 比小牛胸腺DNA的键合常数大, 且比同类配合物[Ru(bpy)₂(H₂iip)](ClO₄)₂的酵母RNA键合常数大.     

偶氮苯自组装单分子膜中长程电子转移机理

利用自组装技术在金电极表面构造了具有不同前端健长度偶氮苯功能化的单分子膜体系：Au／S（CH2）nNHCO-N＝N-OCH2CH3（n＝2，3，4，6）．研究结果表明，仍氮苯到金电极的表现电子转移速率随它们之间的距离长度的增加而呈指数性的下降趋势．基于Marcus电子隧穿理论，得到了此自组装膜体系的长程电子隧穿系数ρ＝（1．35±0．2）／CH2在和可逆电活性分子自组装膜体系及理论计算相比较的基础上，从偶氮苯分子自组装膜结构与电子转移过程的关系角度对这一结果进行了分析和说明．     

羟丙基-β-环糊精对1-羟基芘与牛血清白蛋白相互作用的影响

在模拟生理条件下, 利用荧光光谱、 圆二色光谱和紫外-可见吸收光谱探究了羟丙基-β-环糊精(HPCD)对1-羟基芘(1-OHPyr)与牛血清白蛋白(BSA)相互作用的影响及其相关机制. 结果表明, 291 K下HPCD可使1-OHPyr与BSA的结合常数降低为1.45×10⁵ L/mol; 导致1-OHPyr-BSA体系中BSA的α-螺旋含量恢复, 色氨酸(TRP)残基周围微环境的极性变化减弱; 致使1-OHPyr及BSA的荧光寿命均延长, 且二者的结合距离增大. 初步研究结果表明, HPCD与1-OHPyr的包络作用是HPCD影响BSA与1-OHPyr结合的主要原因.     

改进Hückel模型变分法与同系线性规律

一、引言同系线性规律可以表示为:P=a+bF(N)其中P是同系化合物的物理化学性质,a、b 是常数,F(N)是同系线性函数,N=n+t,n 是同系序数,t 是端基当量。人们在探求 F(N)方面做了较多的工作,最近的有以下几个:     

针状纳米NixZn1－xFe2O4的制备及磁性能

以FeCl₂, Zn(NO₃)₂, Ni(NO₃)₂为原料, 利用化学沉淀法制得了针状纳米α-FeOOH, 并借助针状α-FeOOH做为中间体, 采用柠檬酸法在针状纳米α-FeOOH表面包裹镍和锌的柠檬酸络合物后, 于不同温度煅烧后制得了针状纳米Ni_xZn_1－xFe₂O₄. 利用红外光谱仪(IR)、X射线衍射技术(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对样品的物相﹑晶格常数、形貌和粒径进行表征, 并利用振动样品磁强计(VSM)对样品进行磁性能研究. 结果表明: 利用化学沉淀-柠檬酸法制得的Ni-Zn铁氧体样品保持了中间体α-FeOOH的针状形貌, 所得样品的直径在40 nm左右, 长度约600 nm, 长径比大于15. 随着煅烧温度的升高样品直径有所增加, 长径比下降, 随着x值的增加, Ni_xZn_1－xFe₂O₄样品的晶格常数a从0.8442 (x＝0)逐步减少到0.8353 (x＝1.00), 矫顽力(Hc)从63.5 Oe (x＝0)逐步增加到358.7 Oe (x＝1), 饱和磁化强度(M_s)先增加后减小, 当x＝0.6时达到最大为58.9 emu/g. 与相似条件时制备的不定型Ni_xZn_1－xFe₂O₄相比, 由于针状Ni_xZn_1－xFe₂O₄的各向异性增大, 而表现出明显的硬磁性.