基于密度泛函理论的叶绿素A性质的研究

在液相环境中,采用密度泛函理论(DFT)、含时密度泛函理论(TD-DFT)、Multiwfn波函数分析软件,在pbepbe/6-311g(d)基组水平上,计算并分析了叶绿素A的结构、紫外光谱和电子—空穴分布,结果表明:pbepbe/6-311g(d)方法是计算叶绿素A紫外吸收光谱更精确的方法;叶绿素A分子的吡咯环与取代基相互作用的过程中,吡咯环Ⅳ受侧链"尾巴"的影响最大;理论计算的紫外光谱与实验数据吻合较好,其中635.71 nm和446.87 nm处的两个吸收峰可认为是叶绿素A的特征吸收峰;侧链或取代基团在叶绿素A激发过程中是给电子体,卟啉"头"既是电子供体,也是电子受体.     

转动双星同步和轨道圆化的物理过程研究

潮汐效应是影响恒星结构和演化非常重要的物理因素.本文研究了影响潮汐同步和轨道圆化的物理因素,如恒星质量、初始转速、轨道周期、金属丰度、对流超射等,并根据转动恒星的角动量转移和元素扩散方程,给出了这些因素对转动双星演化和元素混合的影响.结果表明：具有大质量子星、初始转速慢、对流超射小、轨道周期短的双星系统,能更早地达到平衡速度和轨道圆化;初始转速快的恒星,由于潮汐同步过程减速,双星系统中氮元素增丰没有单星的氮元素增丰显著;大质量星、高金属丰度、超射大和短周期的双星系统,氮增丰相对显著;质量小、金属丰度低、转速慢、超射大的恒星具有较小的恒星半径,而低金属丰度恒星表面却具有较高的有效温度,快速转动单星向低温和低光度端演化.     

外场作用下C12H4Cl4O2的分子结构和电子光谱研究

各种环境毒物危害着人类的生产生活,二噁英更是严重危害人类的健康.C₁₂H₄Cl₄O₂（2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,TCDD）是二噁英中毒性最强的化合物,也是目前已知毒性最强的污染物.为研究TCDD外场效应,采用密度泛函理论方法优化了不同静电场0–0.025 a.u.（0–1.2856×10¹⁰ V/m）作用下TCDD分子的基态几何结构,得到了分子总能量;在此基础上,采用含时密度泛函理论方法对TCDD分子的紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱在不同外电场下的变化进行了研究.结果表明：分子几何构型与电场大小呈现强烈的依赖关系,分子总能量随着外电场的增强而减小;伴随着外电场的增强,分子激发态的摩尔吸收系数逐渐减小,UV-Vis吸收峰显著红移.     

外电场作用下MoS_2的分子结构和电子光谱

各种新型材料改善了人类的生产和生活,二维纳米材料更以其独特的物理化学性质成为了研究的热点.二硫化钼(MoS_2)作为过渡金属硫化物的代表,具有优异的机械性能和化学稳定性,为研究其外场效应,本文采用密度泛函理论方法优化了MoS_2分子在0-0.1 a.u.(0—5.1423×10~(10)V/m)的静电场中基态几何结构,得到了分子密立根电荷分布、偶极矩和总能量;在此基础上,采用含时密度泛函方法研究了MoS_2分子紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱在此静电场中的变化.结果显示:分子内电荷分布随着外电场的增强发生了整体转移;伴随着电荷的整体转移,电偶极矩随之增大,而分子总能量随之减小;分子最强UV-Vis吸收峰的波长为483nm、摩尔吸收系数为461 L·mol~(-1)·cm~(-1)伴随着外电场的的逐渐增强,分子激发态的摩尔吸收系数明显增大,UV-Vis光谱吸收峰显著红移,外电场为0.08 a.u.时,其吸收峰基本覆盖了整个可见光波长范围.     

外电场下L-茶氨酸分子的结构特征与光谱性质

L-茶氨酸(N-乙基-L-谷氨酰胺)是一类具有降压、抗氧化的非蛋白氨基酸,研究外场下它的结构和光谱特征有助于人们更好地认识L-茶氨酸分子的性质.基于密度泛函理论,利用B3LYP方法,在6-311g(d,p)基组水平上对L-茶氨酸分子进行几何构型优化,在此基础上计算L-茶氨酸分子在不同外电场下(0～0.0125 a.u.)的分子各键长与振动频率,得到对应的红外光谱.同时,在相同的基组下采用含时密度泛函方法(TD-DFT)计算外电场对分子的激发态、前线轨道和能隙的影响.结果表明:分子结构及其紫外、红外光谱都随外电场强度发生变化.随外电场的增加,伸缩振动频率红移,弯曲振动频率蓝移;最高占据轨道的能量(E_(HOMO))与最低空轨道的能量(E_(LUMO))发生改变,前线轨道能隙先小幅增加后随电场减小,分子活性先减小后增强;紫外吸收光谱先蓝移后红移.本研究对L-茶氨酸分子的检测、合成及其生物活性的研究可提供理论依据.     

特丁基对苯二酚的光谱及密度泛函研究

特丁基对苯二酚是重要的食品抗氧化剂.理论上,基于密度泛函理论,采用B3LYP泛函及6-311G(d,p)基组在气相环境下优化分子的结构并进行频率计算.在此基础上,基于含时密度泛函理论,选用SMD(solvation model based on density)溶剂模型,利用B3LYP泛函并结合def2-TZVP基组计算分子在无水乙醇溶剂中的前50个激发态.再通过Multiwfn软件对红外光谱做振动分析并考察分子间相互作用对红外光谱的影响,对紫外光谱做分子轨道和电子空穴分析.实验上,通过KBr压片法,利用傅里叶红外变换光谱仪测定样品红外光谱.采用液相法,以乙醇为溶剂,利用紫外可见分光光度计测定样品紫外光谱.通过对比分析可知,理论光谱与实验光谱总体吻合较好.红外光谱各基团的特征吸收峰都较为明显且较好吻合,特丁基对苯二酚二聚体存在氢键作用,这使得O—H键的强度被削弱,导致吸收频率降低并在3670—3070 cm^-1处出现一个宽峰.紫外光谱主要由基态跃迁至第1,2,6,7激发态形成,最大吸收峰位于200 nm以下,为π→π^*和s→π^*跃迁形成,268.8 nm和221.4 nm处的吸收峰均为n→π^*和π→π^*跃迁形成.由电子空穴图可知,这4个主要激发均为电子局域激发.     

高分子修饰金纳米粒子的自组装研究进展

近年来,高分子修饰金纳米粒子的自组装行为逐渐成为新的研究热点.当金纳米粒子修饰上高分子后,在维持其自身光电特性的同时展现出了与高分子类似的自组装行为,从而能够在适当的条件下形成结构明确的零维、一维、二维和三维自组装结构.这些自组装结构的出现不仅促进了金纳米粒子组装的基础研究,并且极大地丰富了金纳米粒子的应用潜力,为金/高分子纳米复合材料的发展开拓了新的方向.本文总结了金/高分子纳米复合粒子形成的不同维度组装体,着重讨论了金纳米粒子自组装构筑单元的设计、组装方法以及组装体的性质,分类讨论了相应的自组装材料在环境和生物医药中的应用,并展望了相关研究在未来发展的机遇与挑战.     

基于光电微波振荡器的三角波和正弦信号发生器

利用光电振荡器(OEO)产生微波信号,结合马赫-曾德尔调制器(MZM)的调制偏振敏感特性,设计一种将微波三角波信号产生功能嵌入OEO系统的三角波和正弦信号发生器。MZM工作在最小传输点,光场的偏振角通过偏振控制器调节后与调制器的最佳调制轴成一定夹角,使平行于最佳调制轴的光场受载波抑制调制产生奇阶边带,而正交分量的光场不被调制。两部分光场以符合三角波傅里叶关系的比例通过检偏器投影至同一方向,并在光电探测器(PD)上拍频产生三角波信号。该三角波信号经过电带通滤波器后,得到微波正弦信号输出并反馈完成OEO的振荡过程。理论上对三角波的产生原理进行分析和仿真,实验上得到了质量良好的重复频率为5GHz的三角波和正弦信号。本方案只需增加少量器件即可使OEO同时产生三角波、正弦信号,结构简单,具有实用性。     

Brans-Dicke引力理论的弱场近似

Brans-Dicke引力理论是重要的修正引力理论之一,其对于研究星体运动、宇宙演化以及解释宇宙现象等起着重要的作用.寻找Brans-Dicke引力理论场方程的解对于Brans-Dicke引力理论的研究和发展具有重要意义.但由于Brans-Dicke引力理论场方程本身的高度非线性性,使得一般情况下精确求解非常困难,特殊情况下也只能求得部分精确解.幸运的是大多数情况下引力场比较弱,且在低速的条件下求场方程的近似解相对容易.本文基于弱场低速条件,详细地求解了Brans-Dicke引力理论的弱场低速近似解.首先基于弱场条件,将标量场和度规写为一阶微扰展开的形式;然后将标量场和度规代入相应的场方程得到相应的线性场方程,通过选取特定的规范条件进一步简化线性场方程;最后求解出简化的线性场方程的低速近似解.本文的求解方法可以为Brans-Dicke引力理论的教学和研究提供有益的参考.     

洛伦兹对称破缺框架下的广义克莱因-戈尔登谐振子

在洛伦兹对称破缺的背景下研究了广义克莱因-戈尔登谐振子,主要使用Nikiforov-Uvarov方法分析了有磁场和无磁场两种情况下的克莱因-戈尔登谐振子.在此基础上,详细分析了具有康奈尔势函数的克莱因-戈尔登谐振子的一些特殊情况.结果表明,广义克莱因-戈尔登谐振子的波函数和能量本征值明显依赖于洛伦兹对称破缺效应,另外,康奈尔势函数对克莱因-戈尔登谐振子也有着不可忽略的影响.