One-dimensional Intrinsic Ferromagnetic Semiconductor CuCl_2: a First-principles Study

One-dimensional nanowires with robust magnetism are desirable for spintronic applications. Herein, on the basis of the first-principles calculations, systematic investigations on the electronic and magnetic properties of the CuCl2 nanowire were performed, which can be potentially tailored from its bulk form. The CuCl2 nanowire exhibits a ferromagnetic ground state. The band structures indicate that the CuCl2 nanowire is a ferromagnetic semiconductor. The spin flip gap is large enough for avoiding spin flip. Phonon dispersion and Born-Oppenheimer molecular dynamics simulation manifest that the CuCl2 nanowire is stable. In addition, distinct magnetic properties of the CuCl2 nanowires inside two types of carbon nanotubes were obtained. The study broadens the family of the existing one-dimensional materials with promising applications for spintronics.     

具有单晶到单晶转化的Cu(Ⅰ)配合物的发光性质

选用2-(N，N-双(二苯基膦基甲基))胺基吡啶(bdppmapy)为膦配体、二吡啶并[3，2-a∶2''，3''-c]吩嗪(dppz)为氮配体、[Cu (CH₃CN)₄]BF₄为铜盐，在常温下进行反应，制备了3种新型Cu(Ⅰ)配合物，分别为[Cu (dppz)(bdppmapy)]₂(BF₄)₂·H₂O (CuBF₄-1)、[Cu (dppz)(bdppmapy)]BF₄(CuBF₄-2)和[Cu (dppz)(bdppmapy)]BF₄(CuBF₄-3)。获得了CuBF₄-1和CuBF₄-3的单晶，发现了单晶到单晶转化过程的现象，并探究了溶剂分子的存在对配合物结构和光物理性能的影响。通过单晶X射线衍射确定配合物CuBF₄-1和CuBF₄-3的结构，使用粉末X射线衍射(PXRD)、红外光谱(IR)和核磁共振氢谱/磷谱(¹H/³¹P NMR)对合成的3个配合物进行结构表征。对配合物进行紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱、荧光寿命及量子产率等光物理性质的表征和分析，比较了配合物发光性质的差异，探讨了溶剂分子对配合物结构和光物理性质的影响规律。太赫兹时域光谱对配合物的研究提供了帮助。     

分步法高速沉积微晶硅薄膜

为提高微晶硅薄膜的纵向结晶性能, 在甚高频等离子体增强化学气相沉积技术的基础上, 采用过渡参数缓变和两步法相结合的方法在普通玻璃衬底上高速沉积薄膜. 当功率密度为2.1 W/cm², 硅烷浓度在6%和9.6%之间变化时, 从薄膜方向和玻璃方向测算的Raman晶化率的差异维持在2%以内. 硅烷浓度为9.6%时, 薄膜沉积速率可达3.43 nm/s, 从薄膜方向和玻璃方向测算的Raman晶化率分别为50%和48%, 差异的相对值仅为4.0%. 合理控制过渡阶段的参数变化, 可使两个方向的Raman晶化率差值下降到一个百分点. 表明采用新方法制备薄膜, 不仅可以抑制非晶孵化层的形成, 改善微晶硅薄膜的纵向结构, 还为制备优质薄膜提供了较宽的参数变化空间. 关键词： 微晶硅薄膜 非晶孵化层 高速沉积 甚高频等离子体增强化学气相沉积     

类晶加合物(M=Co, Cu, Ni)的晶体结构及分子间相互作用的理论研究

合成了3种化合物 [2-ClPyH]2CoCl4(1), [2-ClPyH]2NiCl4(2)和[2-ClPyH]2CuCl4(3), 单晶X射线衍射法晶体结构测定结果表明, 这3种化合物是同形加合物, 在它们的结构中, [2-ClPyH]+离子呈平面状, 而[MCl4]2-离子为变形的四面体. 晶体结构分析发现晶体中存在N—H…Cl和C—H…Cl氢键, 以及Cl…Cl分子间相互作用和π-π堆积作用. 对自由状态下独立的配位离子进行的几何构型优化, 以及三维周期性条件下几何结构优化的量子化学计算结果表明, 标题化合物中具有方向性和选择性的氢键决定延伸性结构的方向, 而相对较弱的卤素…卤素作用在最终晶体结构的确定中扮演很重要的角色.     

利用太赫兹光谱和密度泛函理论研究烟酰胺-庚二酸共晶体的多晶型

烟酰胺, 又称为维生素PP,是辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ的组成部分,是许多脱氢酶的辅酶。庚二酸是一种广泛使用的共晶体前体。烟酰胺与庚二酸形成的药物共晶体具有两种不同的多晶型, 分别为晶型Ⅰ和晶型Ⅱ。不同的药物晶型常常具有不同的物理化学性质,这些差异可能会对药物的溶出速率、稳定性以及药效具有较大影响,因此在药物领域中寻找合适的技术手段鉴别药物的不同晶型非常重要。利用太赫兹时域光谱在室温下对烟酰胺-庚二酸的两种共晶体在0.2～2.2 THz范围内进行检测,发现两者的特征吸收峰具有明显的差异,晶型Ⅰ在1.51,1.73,1.94,2.01和2.17 THz有五个特征吸收峰,其中在1.94,2.01和2.17 THz处是三个吸收强度较大的峰,而晶型Ⅱ在1.66,1.74,1.88,2.02和2.16 THz有五个特征吸收峰,与晶型Ⅰ不同的是在2.02和2.16 THz处有两个强度较大的吸收峰。利用密度泛函理论对烟酰胺-庚二酸两种共晶体进行理论计算,计算结果表明实验峰与理论峰基本对应,对吸收峰指认归属表明特征吸收峰来源于分子骨架的振动与包含氢键的振动。研究结果表明太赫兹时域光谱技术对于区分药物共晶体的多晶型现象具有重要的应用。     

亮氨酸与异亮氨酸的低频集体振动的太赫兹光谱研究

太赫兹(THz)波是指频率在0.1～10 THz频段的电磁波。太赫兹光谱技术不同于以往的检测手段,可以用于检测氨基酸同分异构体,反映物质的分子结构和构型,对食品安全和药品药性控制有着重要的意义。亮氨酸与异亮氨酸属于同系的同分异构体,它们具有近似的分子结构,但物理化学性质有很大的差别。生物大分子的太赫兹吸收与其分子间氢键和分子内氢键的振动和转动能级相关的偶极跃迁有关,可以利用分子偶极跃迁进行生物分子的指纹识别。采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)和傅里叶红外光谱(FTIR),对亮氨酸和异亮氨酸进行了测量。在中红外波段亮氨酸与异亮氨酸的吸收光谱几乎完全重叠,而在太赫兹频波段可以观察到它们的光谱存在明显差异,因此太赫兹光谱能够作为快速准确鉴别这两种物质的方法。采用密度泛函理论(DFT)对亮氨酸和异亮氨酸的低频集体振动模式进行理论模拟,并对其太赫兹光谱进行研究和讨论。通过比较实验和理论结果,计算得到的峰位与实验结果可以互相印证。     

由1,5-二羟基多羟基烃合成哌啶衍生物

以1,5-二羟基多羟基烃为原料,通过磺酰化转化为活泼的1,5-二磺酸酯,再与不同类型的伯胺化合物反应生成多羟基哌啶衍生物。 探讨了反应温度、反应时间和伯胺类型等条件对成环反应的影响,当反应温度为90~100 ℃、反应时间为18 h时,成环反应的收率达到了74%~94%。     

微量Mg/F表面梯度渗透改善高电压LiCoO2界面脆弱

采用高温固相法在1 050℃下烧结,制备了LiCoO₂低浓度梯度改性样品,分别为LiF掺杂包覆(LCOLF、LCO@LF)和MgF₂掺杂包覆(LCOMF、LCO@MF)。通过光电子能谱、透射电子显微镜和电化学技术等表征方法,对比分析材料形貌及电化学性能。结果表明,体相掺杂复合电极中,LCOLF热重测试显示出最优热稳定性,LCOMF晶体中(003)和(104)晶面间距收缩;45℃下1C倍率循环70圈后,LCOLF和LCOMF比容量分别为141.45和166.98 mAh·g^-1,循环性能优于LiCoO₂。表面包覆复合电极中,LCO@LF和LCO@MF晶粒表面光洁且晶格氧键价都向更高结合能方向增强;LCO@MF构建了坚实且紧密的包覆层,循环70圈后,放电比容量和容量保持率分别为183 mAh·g-1和91.26%(LCO@LF分别为154.38 mAh·g^-1和77.54%),循环性能显著优于体相掺杂。     

Low-frequency vibrational modes of glutamine

High-resolution terahertz absorption and Raman spectra of glutamine in the frequency region 0.2 THz-2.8 THz are obtained by using THz time domain spectroscopy and low-frequency Raman spectroscopy. Based on the experimental and the computational results, the vibration modes corresponding to the terahertz absorption and Raman scatting peaks are assigned and further verified by the theoretical calculations. Spectral investigation of the periodic structure of glutamine based on the sophisticated hybrid density functional B3LYP indicates that the vibrational modes come mainly from the inter-molecular hydrogen bond in this frequency region.     

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.