DNA分子链的电子局域性质及电导的研究

将一维随机二元固体模型应用于DNA分子链，利用传输矩阵方法来研究系统电子态的局域性质并进而讨论系统的导电性质.对一个链长为50000个碱基对的DNA序列，数值分析了局域长度和电导随碱基对的摩尔百分数、本征能量和无序度的变化关系.结果表明，系统的局域长度和电导强烈地依赖于能量，在能带中心部分局域长度大于边沿部分.无序度也在一定程度上影响着局域长度，双方成反向变化的关系.对有限长度的DNA分子链，局域长度体现出明显的对碱基对摩尔百分数的依赖关系，对正常成分比例的随机DNA序列，在所有能量范围内系统的态都是局域的，系统的电导很小，系统呈现绝缘体行为.仅当一种碱基对在序列中所占比例很小时，系统中可以发现与特定分立能量值相对应的“扩展态”存在，处在这些态下的系统有较大的电导，但这些扩展态是不稳定的，在热力学极限之下会消失. 关键词： DNA分子链 电子局域 局域长度 电导     

高压相BeO晶体的电子结构和光学性质

应用基于密度泛函理论的第一性原理研究方法,考虑广义梯度近似(GGA)下的交换关联势,模拟计算了高压下纤维锌矿(WZ)、闪锌矿(ZB)和岩盐(RS)结构氧化铍(BeO)晶体的电子结构和光学性质等.计算结果表明,随着压力的增加,同种结构下原子间的键长和电荷转移有所减小,并且价带和导带分别向低能和高能方向移动,禁带展宽.与常压下的BeO相比,随着压力的增加,三种结构的BeO晶体的光学性质有一定的变化,介电函数、吸收系数、折射率以及电子能量损失谱曲线出现更多的精细结构,峰的数量增多;各高压相结构的吸收谱和能量损失谱宽度逐次展宽;吸收系数曲线的吸收峰及其位于低能区域的吸收边以及电子能量损失谱峰的位置均发生一定程度的蓝移.     

一维长程关联无序系统中的电子态

利用傅里叶滤波法在一维Anderson无序系统中产生了具有幂律谱密度公式s(q)∝q^-p形式的长程关联随机能量序列，并利用传输矩阵方法计算了系统中引入了长程关联后的局域长度，同时应用负本征值理论对系统中的电子态密度进行了分析，并分别把计算结果与系统中不具有长程关联时的局域长度与电子态密度进行了比较.结果表明，长程幂律关联的引入对电子态的性质产生了很大的影响，当关联指数p≥2.0时，在系统能带中心范围内发生了部分局域态向退局域态的转变，而同时电子态密度也发生了很大的变化，出现了六个范霍夫奇点，系统的能带范围也相应地得到展宽. 关键词： 无序系统 长程关联 局域长度 电子态密度     

Direct current hopping conductance in one-dimensional diagonal disordered systems

Based on a tight-binding disordered model describing a single electron band, we establish a direct current (dc) electronic hopping transport conductance model of one-dimensional diagonal disordered systems, and also derive a dc conductance formula. By calculating the dc conductivity, the relationships between electric field and conductivity and between temperature and conductivity are analysed, and the role played by the degree of disorder in electronic transport is studied. The results indicate the conductivity of systems decreasing with the increase of the degree of disorder, characteristics of negative differential dependence of resistance on temperature at low temperatures in diagonal disordered systems, and the conductivity of systems decreasing with the increase of electric field, featuring the non-Ohm's law conductivity.     

空气的浮力与不连续性对密立根油滴实验测量值影响的定量分析

密立根油滴实验通过测定带电油滴所带的电荷量来测定基本电荷的电荷量,并验证电荷的量子化效应.为了实验的方便,一些常用实验方法中将油滴所受空气浮力忽略,甚至忽略空气的不连续性对空气粘滞系数的影响,导致了测量结果的系统误差.基于静态法,定量讨论空气浮力及其不连续性对油滴电荷量测量结果的影响,发现忽略空气浮力所产生的相对误差不超过0.1%,而忽略空气的不连续性所产生的相对误差可以超过15%.因此,在实验中必须考虑空气的不连续性对空气的粘滞系数的影响,从而提高油滴带电荷量测量的精度.     

Cantor型人工DNA序列的关联属性及输运性质

对按膨胀规律A→ABA和B→BBB生成的有限长度Cantor型人工DNA序列,采用统计方法研究了序列的净位移及其标准偏差、重标极差函数及其Hurst指数,并将结果与一维随机二元序列进行了对比,直接论证了Cantor序列具有关联、标度不变及自相似等性质.从Anderson紧束缚模型出发,采用重整化群方法研究了该序列的电子输运特性.研究表明具有好的输运效率的扩展态能在较宽的能量区间上存在,随着序列长度的增加,扩展态的能量区间变得更为细碎,但具有好的透射性的电子态数量只是略有减少,共振能态可以在较长的序列中存在 关键词： Cantor型人工DNA序列 关联属性 电荷输运效率 Lyapunov指数     

CuPd催化剂调节中间反应能垒提高电催化CO2生成二碳产物的选择性

过度的碳排放已造成了严重的全球环境问题,电催化CO2还原是一种利用间歇性过剩电能将CO2转化为有价值的化学物质的有效策略.在多种CO2还原产物中,二碳(C2)产物(如乙烯、乙醇)因其比一碳产物(如甲酸、甲烷、甲醇)具有更高的能量密度而备受关注.Cu是唯一能用电化学方法将CO2转化为多碳产物的单金属催化剂.如何提高Cu基催化剂上CO2还原为C2产物的效率已引起了极大关注.电催化还原CO2生成C2产物有两个重要步骤:一是参与碳碳偶联反应的CO*中间体的量(*代表中间体吸附在基底表面),二是碳碳偶联步骤的能垒.对于Cu单金属催化剂,虽然其表面碳碳偶联步骤的能垒相对较低,但是Cu对CO2的吸附能力和CO2*加氢能力并不高,导致在Cu表面不能生成足量的CO*中间体参与碳碳偶联反应,因而对C2产物的选择性和活性并不理想.与Cu单金属催化剂相反,在Pd单金属催化剂表面,CO*中间体的形成具有超快的反应动力学,但是CO*易在Pd表面中毒且后续碳碳偶联步骤的能垒极高,使其表面不能生成C2产物.为了充分发挥Cu(碳碳偶联步骤能垒较低)和Pd(CO*形成具有超快反应动力学)的双重优势,本文构建了一种紧密的CuPd(100)界面,以调节中间反应能垒,从而提高C2产率.密度泛函理论(DFT)计算表明,CuPd(100)界面增强了CO2的吸附,且降低了CO2*加氢步骤的能垒,从而能够催化生成更多的CO*中间体参与碳碳偶联反应.且CuPd(100)界面上CO2还原为C2产物的电位决定步骤能垒为0.61 eV,低于Cu(100)表面的(0.72 eV).本文采用了一种简便的湿化学法制备了CuPd(100)界面催化剂.X射线衍射和X射线光电子能谱测试以及扩展X射线吸收精细结构光谱结果表明,合成的是相分离的CuPd双金属催化剂,而非CuPd合金催化剂.同时高分辨透射电镜可以观察到清晰的CuPd(100)界面.由此可见,本文成功合成了CuPd(100)界面催化剂.程序升温脱附实验结果表明,CuPd(100)界面对CO2和CO*的吸附比Cu强,结果与理论预测一致.气体传感实验结果表明,CuPd(100)界面CO2*加氢能力比Cu强.为评估CuPd(100)界面催化剂的催化活性,进行了CO2电化学还原实验.结果表明,在0.1 mol/L的KHCO3电解液中,CuPd(100)界面催化剂在–1.4 VRHE下,C2产物的法拉第效率为50.3％ ±1.2％,是同电位下Cu催化剂的(23.6％ ±1.5％)的2.1倍,C2产物的选择性是Cu催化剂的2.4倍,且具有更高的电流密度和更大的电化学活性面积.本文通过调控中间反应能垒以合理设计铜基CO2还原电催化剂提供了参考.     

Fibonacci链的电子结构特性

对由递推关系S_m+1={S_m|S_m-1}生成的Fibonacci链,从Anderson紧束缚模型出发,用负本征值理论及三对角高阶厄米矩阵本征值理论,对电子的态密度和能级结构进行数值研究,直观简洁地论证其三分叉的能带结构.用重整化群方法,结合散射理论,研究链中电子的局域长度和输运系数,发现具有不同局域属性的能态.一些特定的能量区间值存在扩展态,其相应的输运系数接近1.绝大部分能量对应的电子具有很小或几乎为零的局域长度,说明链中存在相当数量的局域态.定性得出电子输运系数随Fibonacci链参数变化的规律.     

中性粒子在Ioffe阱中的经典运动方程的Floquet解

研究中性粒子在Ioffe阱中近原点区域的囚禁时,阱中的磁场可以呈现出一种简明的形式.磁矩μ反平行于磁场的中性粒子在阱中与磁场发生相互作用,借助相互作用势,可以获得粒子在阱中的经典运动方程.在一定的条件下,采用迭代近似的目的,将方程演化为马丢方程的形式,利用传统的WKBJ目的可实现方程的近似求解.研究阱中中性粒子的囚禁问题时,感兴趣的是马丢方程的Floquet解,即周期为π,2π的全周期和半周期解,欲获得这种周期解,马丢方程中的参数λ和q必须满足一定的关系,为此必须选择阱的特定参数和粒子的特定初始条件,对这一问题进行了探索性的研究.     

准一维三平行链无序系统电子结构

利用负本征值理论计算方法,重点计算出准一维平行三链无序系统的电子态密度,对比研究了一维单链、准一维双链的情况.在对角无序、非对角无序条件下,具体探讨了电子结构、局域化形成、系统能量分布及维数效应等问题.研究表明,对角无序主要引起电子局域态的增多,非对角无序则使系统的能量分布范围发生变化;通过对一维到带状系统电子结构变化的研究,观察到在相同条件下,从一维到带状系统,电子态密度的峰值数目在增加,而电子态密度为零的能量区间减少,体现出电子能带结构的维数效应.