氰化给体中分子间相互作用促进的全小分子光伏混合物的超快电子转移

氰基取代被认为是优化全小分子有机太阳能电池性能的可行方法. 然而,氰基取代对太阳能电池中电荷产生动力学的影响仍未得到探索. 本文光谱研究表明,在全小分子太阳能电池中,氰化给体中增强的分子间电荷转移相互作用会显著促进共混物中的电子转移. 实验发现,在氰基取代给体中,分子间相互作用引起的离域激发,在混合物中会进行超快电子转移. 相比之下,在没有氰基取代的给体中剩余的局域激发态,并没有积极参与电荷分离. 此发现很好地解释了为何氰化取代给体的共混物器件的性能会得到提升,表明可以通过调控分子间相互作用、来优化全小分子器件性能.     

碘甲烷分子内层轨道的电子动量谱学研究

本文利用电子动量谱仪在1200 eV电子碰撞能量下测量了碘甲烷分子内层轨道电子束缚能谱和电子动量分布. 在能谱上观测到自旋-轨道耦合作用导致的两个分裂峰,得到了它们对应的电子动量分布. 采用相对论密度泛函理论方法计算了自旋-轨道分裂成分的电子动量分布,计算结果在电子动量大于1.0 a.u.区域内与实验测量符合很好,但在动量小于1.0 a.u.区域内严重低估了实验. 扭曲波理论计算很好地解释了低动量区的实验结果.     

正反重强子对构成的强子分子态能谱

近二十年来,世界上众多高能物理实验发现了大量超出传统夸克模型的共振结构。为了理解 这些性质奇特的共振结构,科学家们提出了很多方法和模型。其中,因为实验上发现的这些奇特态 大多处在一对强子阈值附近,强子分子态的观点得到了很多关注。本文我们将以粲{反粲强子对为例 来探究哪些系统可以形成分子态,进而给出粲{反粲强子分子态的能谱。我们考虑了所有由 S 波粲 介子、粲重子以及窄的 P 波粲介子构成的粲{反粲强子对。我们假定它们之间的相互作用由介子交 换主导,在最低阶近似下可简化为常数。通过求解常数相互作用的 Bethe---Salpeter 方程,我们可以 找到振幅的极点进而确定该系统分子态的质量。最终我们发现,那些通过轻矢量介子交换在阈值附 近产生吸引力的系统,会存在一个靠近阈值的极点。不同的系统,由于其相互作用强度不同,极点 可能会处于能量复平面的第一黎曼面或者第二黎曼面,分别对应于束缚态或者虚态。我们总共发现 了 229 个强子分子态。很多实验上发现的那些位于粲---反粲强子对阈值附近的共振结构可以很好地 与我们的结果吻合。另外,我们需要强调所预言的一个 ΛcΛc  分子态,这个态可以很好地解释北京正负电子谱仪 (BESIII) 上测量的数据。     

可搬运铷喷泉原子钟量子化轴磁场的设计与优化

喷泉钟量子化轴磁场的空间均匀性和时间稳定性是制约原子钟输出频率稳定度和不确定度的重要因素.从外磁场屏蔽、磁场线圈设计、线圈电流源稳定性等方面考虑,构建并优化设计了一套可搬运铷喷泉原子钟量子化轴磁场系统.为了消除环境磁场对量子化轴磁场的影响,使用5层坡莫合金磁屏蔽进行外磁场的屏蔽;利用4组对称的补偿线圈,通过计算给予合适的电流,获得喷泉钟内部30 cm原子自由飞行尺度内磁场波动小于1 nT;通过改善C场供电电流方式,从而优化量子化轴磁场的时间稳定性,磁场随时间的波动小于0.1 nT.优化后喷泉钟长期频率稳定度达2.9×10-16,磁场空间分布不均匀性带来的二阶塞曼频移不确定度为3.4×10-19,由磁场随时间波动带来的二阶塞曼频移的不确定度为5.1×10-17.     

5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇的结构和振动光谱的密度泛函理论研究

本文选用混杂的B3LYP密度泛函理论方法,在Lanl2dz水平上,对5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的结构进行了优化,结果表明,5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇呈现出三明治型构型,卟啉环与酞菁环呈穹型围绕在金属钇原子周围。对分子内主要的键长与键角进行了理论计算,通过频率计算,得到了5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的红外光谱图,与实验所得的红外光谱图进行比对,将理论计算和实验所得的光谱主要振动峰进行了线性回归拟合,相关系数为0.992,标准偏差为16.96。理论计算与实验所获得的红外光谱图基本一致,说明本文所选用的DFT理论计算方法是可行的。通过GaussView软件对5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇的红外谱带简正振动模式进行了指认。此外,分析讨论了5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的分子静电势,确定了极大值与极小值的位置。对于研究5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇分子的性质,提供了相应的理论基础。     

金属和非金属原子间协同效应调控气体小分子的吸附特性研究

采用基于密度泛函理论方法系统地研究了单个NO和CO小分子在非金属(B和N)与金属Ni原子共掺杂石墨烯(Bx-Ny-gra-Ni,x+y=0,1,2,3)表面的吸附特性,分析了吸附气体小分子的几何结构,吸附能,电荷转移量以及引起体系磁性变化等情况.研究结果表明：NO和CO倾向于吸附在Ni原子的顶位,B和N掺杂原子的数量和比例能够有效地调制小分子的吸附强度;与吸附的CO分子相比,Bx-Ny-gra-Ni表面吸附的NO分子能获得较多的电荷,进而表现出高的稳定性.此外,利用吸附的气体小分子与衬底间相互作用强度和灵敏性的差异、以及引起反应衬底的磁性变化将为设计石墨烯基气敏、催化和电子器件提供重要参考.     

量子点荧光印迹传感器的计算机模拟设计、制备及检测河水中4-硝基苯酚的应用

将量子点的荧光特性、表面分子印迹技术与计算机模拟技术相结合,分别以碲化镉、4-硝基苯酚、3-氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸四乙酯作为量子点、模板分子、功能单体和交联剂,制得具有荧光特性的分子印迹聚合物.对其结构、形貌、荧光性能和选择性进行了表征,结果表明,该聚合物对4-硝基苯酚具有良好的选择性和灵敏度,线性范围为1.0~80 nmol/m L,检出限为0.05 nmol/m L.将制备的量子点荧光印迹聚合物作为传感器,应用于河水中4-硝基苯酚的测定,加标回收率为98.6%~101.2%,相对标准偏差最高为1.37%.     

Bay区取代苝二酰亚胺分子构型及聚集调控:邻位甲基位阻效应

设计并合成了2种苝二酰亚胺分子PBI1和PBI2,研究了bay区的苯氧基团邻位甲基取代对分子构型及分子聚集的影响.通过对单晶结构的分析,发现邻位甲基的引入明显影响苝二酰亚胺分子构型,使得4个苯氧基呈中心对称分布.由于甲基的空间位阻效应,有效地减弱了分子间π-π相互作用,从而提高了分子的溶解性与溶液加工成膜性.研究结果表明,在π共轭分子结构中的关键位置引入小的甲基取代基能够显著调控分子的聚集行为,有效减少光电材料分子中非光电活性(增溶性基团)的含量,对光电材料分子的设计合成具有重要的指导意义.     

血管紧张素转换酶与抑制肽结合模式的分子动力学研究

应用分子模拟方法研究了血管紧张素转换酶(Angiotensin-converting enzyme,ACE)C端结构域(C-domain)与两种抑制肽(RIGLF/AHEPVK)的结合机制,预测了两个体系的结合模式,提出在C-domain-RIGLF中His353,Asp377,Asp453,Phe457,His513,Tyr523和Phe527为RIGLF主要结合残基,而在C-domainAHEPVK中Gln281,His353,Ser355,Glu384,Lys511,His513和Tyr523等残基起关键作用.应用结合自由能计算比较了两个体系的结合能力,结果表明,RIGLF和AHEPVK均与C-domain活性位点残基存在较强作用,且AHEPVK对C-domain的结合能力较强,与实验结果一致.     

嘧啶衍生物与人血清白蛋白的相互作用

在模拟生理条件下,运用荧光光谱、激光闪光光解(LFP)和分子对接等技术研究了8种具有抗肿瘤活性的嘧啶衍生物(PDs,其中PDs A 5-FU为成药,PDs B-H为实验室自制)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用.利用Stern-Volmer方程和激光闪光光解技术分析了PDs对HSA的荧光猝灭机制,PDs A和B为静态猝灭,PDs G和H为动态猝灭.用双倒数曲线法得出5种PDs与HSA的结合常数Ka和结合位点数n,在测定条件下5种PDs与载体结合位点数均为1,且均以弱结合力结合,通过热力学参数ΔH,ΔS和ΔG推测出PDs B,C和E与HSA之间的作用力为静电作用力和疏水作用力,PDs A和D与HSA之间的作用力是氢键和范德华力,分子对接结果与其一致.根据F9rster非辐射能量转移理论(FRET)分析了HSA和PDs之间的结合距离(r),其结果均小于4 nm,符合能量转移理论.进一步利用同步荧光、三维荧光和圆二色光谱考察了PDs与HSA结合过程中HSA空间构象的变化,结果显示,仅PDs A和C对HSA的芳香族氨基酸周围的疏水性略有增强作用.体外实验结果表明,HSA可以作为优良的载体来运输和储存PDs A~E,这为嘧啶衍生物的后续研究提供了可参考的实验数据.