Theoretical Prediction on the Versatile Electronic Properties of Graphdiyne and Its Nanoribbons Composed of Hexaethynylbenzene and Tetraethynylethene

Fourteen atomically thin two-dimensional graphdiynes composed of hexaethynylbenzene and tetraethynylethene were proposed and investigated using density functional theory. Being different from the traditional graphdiyne, these structures have versatile electronic properties. They can be metals, semimetal, or semiconductors, depending on the coupling patterns and proportions of monomers. One hundred and thirty one one-dimensional nanoribbons cutting from these structures have band gaps larger than 0.4 eV. They have high carrier mobilities. Especially, the hole mobility reaches the order of 10~5 cm~2×V~(-1)×s~(-1). This is caused by small valence band deformation potential constants and explained by crystal orbital analysis. Both the two-and one-dimensional structures have very small formation energies of 32~37 meV per carbon atom. Furthermore, a seamless electronic device composed of theabove metallic electrodes and semiconducting nanoribbon has a high conductance of 11.7 mS and the device can be switched off with gate voltage. These imply that the proposed graphdiynes are good candidates for high speed electronic devices.     

利用太赫兹光谱检测萘啶酸的同质多晶

太赫兹光谱可以反映与固体中晶格振动有关的信息，特别适合于检测相同分子形成的不同晶体，因此利用太赫兹光谱对检测并控制药物的不同晶型具有重要的意义。而药物分子的晶型会影响药物在存储中的稳定性等性质。选取最早使用的喹诺酮类抗生素萘啶酸作为研究对象，首先合成了萘啶酸的两种晶型NA-Ⅰ和NA-Ⅱ。通过X射线粉末衍射确认了两种晶型。使用太赫兹时域光谱技术在室温下对合成的两种萘啶酸不同晶型NA-Ⅰ和NA-Ⅱ在0.2～2.4 THz范围内进行检测，NA-Ⅰ和NA-Ⅱ在太赫兹光谱中表现出明显的差异。NA-Ⅰ在0.94，1.41，1.88，2.05和2.17THz处有五处特征峰，而NA-Ⅱ在0.72，0.96，1.38，1.80，2.04和2.16 THz处有六处特征峰。二者最明显的差异是NA-Ⅱ在2.04 THz处的峰为肩峰，而NA-Ⅰ在2.05 THz处的吸收强度要大得多。不同于其他光谱，如红外光谱，太赫兹光谱中的特征峰不对应特定的官能团，因此对光谱峰的指认尤为重要。利用密度泛函理论对两种晶型进行理论计算，理论峰与实验特征峰基本对应，得出萘啶酸两种晶型在此低频范围的振动模式主要是分子的骨架运动，并从两种晶体堆积方式的不同阐述了光谱显著差异的原因。该研究为利用太赫兹光谱检测药物的同质多晶提供了依据。     

Theoretical Studies on Electronic Spectra and Second-order Nonlinear Optical Properties of Glucosyl Substituted Barbituric Acid Derivatives

AMI semi-empirical method was used to optimize the barbituric acid derivatives substituted with glucosyl B1-5 （series B）, and the thiobarbituric acid derivatives substituted with glucosyl T1-5 （series T）. Based on the optimized structures, INDO/CI method was adopted to calculate the electronic spectra. Meanwhile, the second-order nonlinear optical （NLO） coefficients βμ were calculated with the sum-over-state （SOS） formula. The results show that when the number of glucosyl units was increased, ｜βμ｜ values of the barbituric and thiobarbituric acid derivatives were both enhanced, especially for thiobarbituric acid derivatives. It indicates that non-conjugated substituted group could also improve NLO properties of materials when the number of repeated units was increased. Additionally, the absorption bands appearing in UV area are consistent with the proper change of the number of glucosyl units, and consequently it can be concluded that the high transparencies of all systems were scarcely varied.     

CH3和CN取代8-羟基喹啉电子光谱性质的含时密度泛函理论研究

对8－羟基喹啉QH及其代衍生物MQH和CNQH用密度泛函方法（DFT）在B3LYP／6－31G＊水平上进行理论计算，探讨了供电子取代基（－CH3）和吸电子取代基（－CN）对分子电子结构，前线分子轨道能和光谱性质等的影响规律，在此基础上采用含时密度泛涵方法（TD－DFT）计算了电子光谱，计算结果表明，MQH，QH和CNQH的最低激发单重态都是A，激发能分别为3．58，3．72和3．74eV，在高激发态，无论是供电子基团（－CH3）还是拉电子基团（－CN），都导致取代衍生物的电子光谱红移。     

酚基嘧啶铍(Ⅱ)配合物的合成及光电性质

采用Suzuki偶联方法合成了新型有机螯合配体酚基嘧啶(HPP), 利用HPP进一步合成了酚基嘧啶铍配合物Be(PP)₂. 采用核磁共振(¹H NMR)和红外(IR)光谱等方法对其结构进行了表征, 并通过测定紫外-可见(UV-Vis)和光致发光(PL)光谱对Be(PP)₂的光学性质进行了研究. 结果表明, 配合物在460 nm处有最大发射. 以Be(PP)₂为电子传输层和发光层制备了结构为氧化铟锡(ITO)/N,N'-二(萘-2-基)-N,N'-二(苯基)联苯-4,4'-二胺(NPB)(45 nm)/Be(PP)₂(60 nm)/Al(300 nm)的双层模型器件, 获得了最大亮度为103 cd/m²的近白光发射, 色坐标为(0.37, 0.39), 光功率效率为0.13 lm/W.     

8-羟基喹啉铍及其衍生物电子光谱性质的含时密度泛函理论研究

运用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法和abinitioHF单激发组态相互作用(CIS)法分别优化了有机金属配合物8-羟基喹啉铍(BeQ₂)及其3种衍生物分子的基态及最低激发单重态几何结构.系统分析了分子结构、前线分子轨道特征和能级分布规律以探索电子跃迁机理.应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算分子的电子光谱,揭示了BeQ₂及其衍生物的发光源于配体中π→π^*电子跃迁,指出通过配体修饰可以有效地影响配合物前线分子轨道分布,调整发光波段,并有效提高电荷转移量.     

2-苯基吡啶铱(Ⅲ)配合物及其衍生物光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论B3PW91和UB3PW91方法, 分别对4种Ir(Ⅲ)配合物(ppy)₂Ir(acac)(1, ppy=2-苯基吡啶, acac=乙酰丙酮)、(npy)₂Ir(acac)(2, npy=2-萘-1-基吡啶)、(pq)₂Ir(acac)(3, pq=2-苯基喹啉)和(bzq)₂Ir(acac)(4, bzq=苯并喹啉)进行了基态和激发态的几何优化, 在此基础上用TD-DFT方法计算了吸收和发射光谱. 结果表明, 随着ppy配体上并苯环位置的变化, 参与最大吸收和发射的分子轨道能隙降低程度不同, 从而使配合物2, 3, 4的最大吸收和发射光谱都比配合物1发生红移, 其中在吡啶环上增加苯环对吸收光谱的影响最大. 这4个分子最大吸收波长的顺序为1<2<4<3, 而最大发射波长顺序则是1<4<3<2. 由于配合物2的两个苯环上H的强排斥作用降低了其共轭程度, 使分子发生很大程度的扭曲, 导致其斯托克位移最大.     

Crystal Structure and Electronic Structure of a Luminescent Compound 2—（2—Pyridyl） Benzimidazole

1 INTRODUCTION Imidazole which is a part of histidine, plays an important role as a ligand in bioinorganic chemistry. Up to now, a variety of coordination compounds with imidazole ligands have been synthesized and characterized[1]. Its complexes have a…     

Au原子对并五苯传输性质影响的理论探讨

并五苯作为典型的空穴传输材料一直是人们研究的热点. 本文在密度泛函理论框架下结合Marcus理论重点讨论了并五苯-Au体系四种异构体的传输性质,从分子内重组能、转移积分和空穴传输速率三个角度研究了Au原子的引入对并五苯传输性质的影响. 计算结果显示,Au原子的引入使并五苯的重组能贡献主要由C-C单双键的伸缩振动转变为Au原子与并五苯之间的拉伸振动,并且这种拉伸振动随着Au原子从中心到边缘逐渐加强. 此外,Au原子的引入对分子间的转移积分也产生了一定的影响,造成了相对小的转移积分值,分析得出是由分子构型和轨道分布两方面共同作用的结果.     

二邻苯二胺合镍(Ⅱ)载流子传输性能的理论研究

利用密度泛函理论UB3LYP方法, 对二邻苯二胺合镍(Ⅱ)(PHDANI)的基态和离子态几何结构进行全优化, 模拟其双自由基特性. 运用势能面曲线法计算了PHDANI的空穴和电子重组能. 从晶体结构中选出所有可能最近的载流子传输路径, 计算相应的传输积分, 结合Marcus电荷转移理论探讨PHDANI的载流子传输性质. 计算结果表明, 在单重态双自由基特性下, 空穴和电子的迁移率分别达到0.253和0.135 cm²·V^-1·s^-1, 空穴和电子传输迁移率都很高且能达到平衡, 从理论层面上阐明了PHDANI可以作为很好的双极性传输材料.