遗传算法结合密度泛函理论研究Cu13团簇的几何结构

基于Gupta 多体势采用遗传算法详细计算了金属团簇Cu13的几何结构,对所得到的大量低能（基态及低激发态）结构,利用密度泛函理论方法作进一步优化计算。结果表明：尽管遗传算法所得基于Gupta原子间多体势的基态结构（Ih高对称性的紧致结构）并不对应第一性原理计算结果（非紧致低对称性基态）,但遗传算法给予的大量候选结构经密度泛函理论再次计算仍然可以高效地得到真实基态结构,体现出遗传算法在计算具有非紧致低对称性基态体系时的有效性。     

具有不同取代基团的香豆素系列分子二阶非线性光学性质的DFT研究

本文设计了具有不同取代基团的7-苯乙烯基香豆素和4-苯乙烯基香豆素的A、B两个系列共14个化合物分子.采用密度泛函理论B3LYP/6-31G方法对其几何构型进行了全结构优化.在所得优化结构的基础上对这些分子的稳态二阶非线性光学(NLO)系数β值进行计算分析,同时用含时密度泛函理论(TD-DFT)对这些分子的电子性质进行了研究.结果表明:此类香豆素化合物具有较大的分子β值,其中A类分子的共面性好,共轭链长,β值均比B类分子的大.14个化合物中前线分子轨道能级差越小的化合物,其βwt值越大.各分子前线分子轨道跃迁对二阶NLO效应有明显的贡献.     

气相中2Ca＋介入N2O与CO, N2O与H2反应的计算研究

本文采用密度泛函理论DFT-UB3LYP方法, 在6-311+G(2d, p)的基组下, 计算研究了气相中Ca+离子介入N2O (1∑+)和CO (1∑+) 与N2O (1∑+) 和 H2 (1∑+g)反应的微观机理. 报道了二重态势能面上各反应物、中间体和过渡态的构型特征及能量, 并用频率分析和内禀反应坐标（IRC）方法对过渡态进行了验证. 计算结果表明,金属离子参与N2O和CO与N2O和H2的反应都分两步进行, 其中Ca+离子对反应N2O (X1∑+) + CO (1∑+)生成N2 (X1∑+g) + CO2 (1∑+g)比较Fe+, Ir+, Pt+等的金属离子有良好的催化作用, 而对反应N2O (X1∑+) + H2 (1∑+g) → N2 (1∑+g) + H2O (1A1) 催化作用不是很好,N2、CaOH+和H是该反应的主要产物,与实验观测结果相符, 并通过对金属离子亲氧性（OA）的计算, 从热力学方面进一步说明主题反应的可行性.     

(KN3)n(n=1~5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论B3LYP方法, 在6-311G*基组水平上对(KN3)n(n=1~5)团簇各种可能的结构进行了几何结构优化, 预测了各团簇的最稳定结构. 并对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷分布和稳定性性质进行了分析研究. 结果表明, 叠氮化合物中叠氮基以直线型存在, KN3团簇最稳定结构为直线型, (KN3)n(n=2~3)团簇最稳定结构为环形结构, (KN3)n(n=4~5)团簇最稳定结构是由(KN3)2团簇最稳定结构形成的平面和空间结构. N-N 键键长在0.1156~0.1196 nm之间, N-K键键长在0.2357~0.2927 nm之间; 叠氮基中间的N原子显示正电性, 两端的N原子显示负电性, 且与K原子直接作用的N原子负电性更强, 金属K原子与N原子之间形成离子键. (KN3)n(n=1~5)团簇最稳定结构的IR光谱最强振动峰均位于2180~2230 cm-1, 振动模式为叠氮基中N-N键的反对称伸缩振动. 稳定性分析显示, (KN3)3团簇具有相对较高的动力学稳定性.     

CdnSen（1≤n≤12）团簇结构与电子性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对CdnSen（1≤n≤12）团簇的几何结构进行优化,并对其能量、频率以及电子性质进行了模拟分析. 结果表明, 当n=1～3时,团簇的最低能量结构是平面结构, Cd-Se键长是影响硒化镉团簇总能量的重要因素;当n=4～12时,团簇的最低能量结构可以看成是由Cd2Se2和Cd3Se3团簇的最低能量结构连接而成的三维结构,而Se-Cd-Se键角是影响硒化镉团簇总能量的主要因素. 随着团簇尺寸的增大,转移的电荷逐渐增加,转移的电荷量有达到块体中电荷值的趋势. 团簇的总能量二阶有限差分,平均结合能以及最高已占据轨道和最低未占据轨道的能隙都显示团簇的幻数为n=3,6和9.     

双金属掺杂M2@Si20(M=Ti, Zr, Hf)团簇结构和性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)和相对论有效原子核势近似(RECP),对M2@Si20(M=Ti,Zr,Hf)团簇的几何结构和电子结构性质进行研究,发现内嵌的金属二聚体和十二面体硅笼构成了稳定的富勒烯结构。通过对团簇电子结构的分析,结果表明Si20团簇掺杂双金属后稳定性得到了提高。对团簇的电荷布局分析表明过渡金属原子(Ti, Zr, Hf)和硅笼之间发生了电荷反转。     

N9H9链状异构体的结构与稳定性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在6-311＋＋G**基组水平上对N9H9可能存在的链状构型进行了几何优化,得到46种稳定链状异构体。应用自然键轨道理论NBO和分子中的原子理论AIM分析了这些化合物的成键特征和相对稳定性,G3MP2方法计算了各异构体的精确能量及在298K时的生成热ΔfHө(298K),并计算了由Peter Politzer等人所介绍的相对比冲量。研究结果表明：各异构体中N原子孤对电子与N＝N形成了p→π共轭作用是影响双键相邻的N－N键长变化的主要原因,并且对异构体的稳定性起着重要作用。所有异构体中N＝N位于链端的稳定性较差,其中B9最稳定, B6稳定性最差;C5是所有异构体中生成热最大的,也是相对比冲量最大的。     

全氟烃基联苯酯类液晶分子的光谱与热力学性质

使用密度泛函理论在B3LYP/6-311G*水平上计算研究了全氟烃基联苯酯类液晶分子的光谱和热力学性质。结果显示,分子的最低能量激发为HOMO→LUMO的p→p*跃迁, 对应的吸收波长值约为379 nm, 属于近紫外区。在298.15 K和标准压力下,标题化合物分子的生成反应为放热的自发过程,其标准摩尔生成焓与生成自由能分别为-4090.06和-3410.31 kJ.mol-1。     

纳米晶粒在高压下的相转变

本文报道了晶粒尺寸对压力诱导相转变的最新进展。用热力学理论分析了造成纳米晶体材料 (纳米晶 )的相转变压力与同种大块材料不同的主要因素是体积变化比 ,表面能差和内能差。通过估算这三个因素的具体大小 ,可解释文献报道的实验结果 ,并可确定大块材料和纳米晶之间相转变压力发生差异的控制因素。在纳米晶中 ,晶粒尺寸对结构稳定性和相转变压力的影响与体系本身有关     

基于旁瓣级最小化的平面螺旋阵列设计的粒子群优化方法

基于粒子群优化算法,以最大旁瓣级最小化为代价函数,在阿基米德螺旋线上搜索最优平面螺旋阵列。数值仿真计算利用粒子群优化算法搜索得到旁瓣级最低的最优阵列,与其他阵型比较,并在半消声室对各种声源进行声场测量和声源定位实验,验证了粒子群优化方法进行阵型优化的有效性。