精确预言双原子分子Q线系高振转激发态的跃迁谱线

用多重差分的方法,从双原子分子跃迁谱线的普遍表达式出发,已经建立起了预言双原子分子P线系高激发振转跃迁谱线的解析物理公式。采用同样的方法,充分利用现有实验条件下测定的部分振转跃迁谱线数据,文章建立了预言双原子分子Q线系高激发振转跃迁谱线的物理公式。使用该公式和一组经过物理筛选的(15条)精确的实验跃迁谱线,研究了IrN分子A1Π—X1Σ+跃迁系统中(4,1),(3,1)跃迁带的Q支发射光谱。结果表明,该公式不仅很好地重复了所有已知的实验光谱数据,且正确预言了实验没有获得的很多高转动量子态的未知发射谱线,从而提供了一种新的预言高转动量子态的未知跃迁谱线的物理方法。     

利用单分子光学探针测量幂律分布的聚合物动力学

研究聚合物薄膜纳米尺度的动力学特性对于高性能材料的制备具有重要的意义.本文利用尼罗红单分子作为光学探针吸附在聚丙烯酸甲酯(PMA)聚合物链上,研究该聚合物薄膜的动力学特性.通过单分子散焦宽场荧光成像显微镜技术测量了单分子随PMA聚合物链转动弛豫的三维再取向特性,当环境温度高于PMA的玻璃点温度19 K时,发现处于PMA聚合物薄膜中的单分子光学探针的转动态和非转动态的持续时间概率密度服从指数截止的幂律分布.研究结果表明该温度下PMA聚合物薄膜的纳米环境动力学仍存在空间和时间异构性.     

广义Floquet理论下分子的持续过场取向

本文运用广义Floquet方法找到了一组分子转动态的特殊相干叠加态,从该态出发,分子的过场取向可被延续任意长的时间;运用双重复周期的外场,我们在外场脉冲时间间隔较大的不利情况下提高了分子取向程度,并且分析了Floquet方法下分子取向的优点及获得高程度取向的机制.     

广义Floquet理论下分子的持续过场取向

本文运用广义Floquet方法找到了一组分子转动态的特殊相干叠加态，从该态出发。分子的过场取向可被延续任意长的时间；运用双重复周期的外场，我们在外场脉冲时间间隔较大的不利情况下提高了分子取向程度，并且分析了Floquet方法下分子取向的优点及获得高程度取向的机制，     

超冷85Rb133Cs分子转动态碰撞特性研究

使用损耗光谱技术测量了直接光缔合制备的X¹?⁺(v=0)振动基态超冷⁸⁵Rb¹³³Cs分子的转动态分布,使用微波脉冲技术操控了超冷⁸⁵Rb¹³³Cs分子转动态布居转化,对基态超冷⁸⁵Rb¹³³Cs分子最低振动态上纯转动态和混合转动态的碰撞特性进行了研究。具体地测量了⁸⁵Rb¹³³Cs分子分别处于X¹?⁺(v=0, J=1)转动态、X¹?⁺(v=0, J=2)转动态以及这两个转动态形成的混合态这三种情况下的分子布居演化,引入速率方程来描述损耗过程中分子的动力学过程并获得分子非弹性碰撞系数,实验发现转动混合态的碰撞系数高于纯转动态碰撞系数,造成这种差异的原因主要来自于相邻转动态之间的偶极—偶极相互作用。本工作为理解超冷极性分子非弹性碰撞机制、制备低温高密度超冷极性分子提供了重要参考。     

立体化学反应动态学

综述了在实验室最近在立体反应动态方面的实验与理论研究，内容包括反应产物转动取向的测定以及反应物转动取向的制备。     

VO分子2^Δ3/2-1^2Δ3/2电子跃迁P线系发射谱线的研究

本文利用孙卫国课题组建立的能精确计算（预言）某双原子分子电子态P线系发射谱线的物理新公式, 首次研究了VO分子从电子态^2Δ3/2跃迁到电子态1^2Δ3/2的（0, 0）跃迁带中的P线系发射谱线. 获得的研究结果不仅重复了实验上已知的低转动态谱线数据,而且还正确预言了该跃迁带在 实验上难以精确测量的转动量子数J=80.5以内的高振转激发态的P线系发射光谱. 为研究VO分子内部结构提供了重要的物理信息.     

VO分子2△3/2—12△3/2电子跃迁P线系发射谱线的研究

本文利用孙卫国课题组建立的能精确计算(预言)某双原子分子电子态P线系发射谱线的物理新公式,首次研究了VO分子从电子态~2△3/2跃迁到电子态1~2△3/2的(0,0)跃迁带中的P线系发射谱线.获得的研究结果不仅重复了实验上己知的低转动态谱线数据,而且还正确预言了该跃迁带在实验上难以精确测量的转动量子数J=80.5以内的高振转激发态的P线系发射光谱.为研究VO分子内部结构提供了重要的物理信息.     

斯特恩-盖拉赫实验历史概述

斯特恩-盖拉赫实验在近代物理实验中的地位举足轻重.就实验方法而言,其核心部分分子束方法影响了后世许多重要的物理实验.就量子力学的基本原理而言,它既是量子态制备的范例,又是一些量子测量的成功典例.通过对大量相关文献的调研和挖掘,立足于物理原理与史料相结合的研究方法,期望尽量真实地还原斯特恩-盖拉赫实验的历史事实,着重理清该实验与电子自旋、角动量空间取向量子化这两个概念之间的关系.     

反应物转动激发对F+H2→HF+H体系反应动力学的影响

利用高分辨的交叉分子束装置研究了F+H₂(v=0,j=0, 1)反应在碰撞能1.27 kcal/mol下的动力学行为, 获得了产物HF(v′=1,2,3)转动态分辨的微分散射截面．当反应物H₂ 处于不同转动量子态j=0和1时,产物HF(v′=2)的散射角分布都主要表现为后向散射,但HF(v′=2)的转动态布居与反应物的转动量子态密切相关,转动激发的H₂分子将产生转动“更热”的HF(v′=2) 产物．另外,对于HF(v′=3)产物通道,由于slow-down机理的影响,当H₂布居于j=0时前向散射表现更显著．     

新型分子器件--分子马达

分子马达是人们为了得到纳米尺度的机械部件所设计合成的一种新型复合体系,目前化学家们正采用逐渐组装即“自下而上‘的方法对其进行探索研究,以分子结构和运动特点为标准可将现有分子马达分为分子转子、分子传动装置、分子开关、分子梭、分子转门、分子棘齿等几类。文章介绍了在双键分子体系的研究中Ｋｏｕｍｕｒａ等人的开创性工作以及Ｋｅｌｌｙ等人在三叶轮分子体系的研究方面所取得的突破性进展,同时还展望了分子马达的发展     

电场对分子线电荷密度的影响

本文以分子2-氨基5-硝基-1,4-二乙炔基-4'-苯硫醇基苯为研究对象,该分子通过硫氢官能团化学吸附于两金表面构成一分子线.从第一性原理出发利用密度泛函理论优化了该分子体系的几何结构,计算了分子线的电子结构.外加电场将影响分子的电子结构,从而进一步影响电子在分子线内的输运,本文主要对不同电场下分子线的电荷密度分布进行了讨论与计算.该工作将有利于未来分子电子学器件的设计.     

First-principle studies of I–V properties of a molecular wire

The elastic scattering Green function method has been developed to describe the I–V characteristics of molecular wires. The molecular electronic structure and the interaction between the molecule and the gold surface are two key factors for the charge transport properties of molecular wires in the formulas. Anab initio calculation at the hybrid density functional theory level is carried out to obtain the electronic structure of 4-4′-dimercaptodibenzene molecule. The frontier orbit theory and the perturbation theory are employed to determine the constant of the interaction energy between molecule and surface quantitatively. The numerical results show that the bonding between the sulfur atom and the gold atoms corresponds mainly to the covalent bond. Some molecular orbits are extended over molecule and gold cluster that certainly give channels for the charge transport, other molecular orbits are localized and the charge transport can take place by tunnel mechanism. At zero bias region, there exists a current gap. With the increasing bias, the conductance of the wire takes a shape of plateaus.     

First-principle studies of I-V properties of a molecular wire

The elastic scattering Green function method has been developed to describe the I-V characteristics of molecular wires. The molecular electronic structure and the interaction between the molecule and the gold surface are two key factors for the charge transport properties of molecular wires in the formulas. An ab initio calculation at the hybrid density functional theory level is carried out to obtain the electronic structure of 4-4′-dimercaptodibenzene molecule. The frontier orbit theory and the perturbation theory are employed to determine the constant of the interaction energy between molecule and surface quantitatively. The numerical results show that the bonding between the sulfur atom and the gold atoms corresponds mainly to the covalent bond. Some molecular orbits are extended over molecule and gold cluster that certainly give channels for the charge transport, other molecular orbits are localized and the charge transport can take place by tunnel mechanism. At zero bias region, there exists a current gap. With the increasing bias, the conductance of the wire takes a shape of plateaus.     

分子结电学特性的理论研究

在第一性原理的基础上，对共扼分子2-氨基-5-硝基-1，4-二乙炔基-4’，-苯硫醇基苯(2-amino-5-nitro-1,4-diethyny-4’-benzenethiol-benzene)与金表面形成的分子结的电学特性进行了理论研究.利用密度泛函理论计算了该分子及扩展分子的电子结构；讨论了分子与金表面的相互作用，定量地确定了耦合常数，求出了电子的迁移强度；利用弹性散射格林函数法研究了该分子结的伏—安特性.计算结果表明，当外加偏压小于0.9V时分子结存在电流禁区，随着偏压升高，分子结的电导出现平台特 关键词： 化学吸附 分子结 分子电子学     

分子线的电子输运特性

从第一性原理出发利用密度泛函理论计算了共扼分子2氨基5硝基1,4二乙炔基4′苯硫醇基苯(2amino5nitro1,4diethyny4′benzenethiolbenzene)的电子结构,并利用前线轨道理论和微扰理论定量地确定了该分子与金表面的相互作用能常数.然后,利用弹性散射格林函数方法研究了该分子与金表面形成的分子线的伏安特性.计算结果表明,分子通过硫氢官能团可以很强地吸附于金表面上,形成以共价键为主的混合键,从而为电子的转移提供了通道.当外加偏压很低时,分子线的电流存在禁区,禁区的宽度约08eV. 关键词： 化学吸附 分子线 分子电子学     

基于紧密耦合理论的3端分子桥的传导特性

利用基于紧密耦合理论的格林函数方法，考虑到每一个碳原子的π轨道电子，对3苯环构成的纳米分子桥的量子传输特性进行了理论研究。得出了从分子桥的一个端点到另外两个端点的电子传输概率。 利用基于Fisher-Lee公式的流密度方法，在传输概率出现峰值的能量点E=±0.42, ±1.06 和±1.5处，计算了分子桥内部的电流分布。其数值结果用图形模拟表示出来。我们发现传输谱与入射电子能量相关，并且紧密地依赖与分子能级。其结果显示电子流分布完全符合Kirchhoff量子动量守恒定律。     

单电荷带电态对分子线输运特性的影响

利用Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型及平衡格林函数方法研究了一维分子线基态与带电态下的电子输运特性.研究发现,分子线基态对应较高的阻态,而带电态对应较低的阻态.分子线在带电态(低阻态)与基态(高阻态)之间转换,可使体系具有导电开关的功能,这与近来实验上观察到的一些现象相符.进一步讨论了链长对分子线输运特性的影响.     

分子和金表面相互作用的第一性原理研究

硫氢官能团可以很强地吸附于金表面上,从而可作为连接体用于纳米电子学中的分子器件.从第一性原理出发利用密度泛函理论研究了4,4′二巯基联苯分子和金表面的相互作用,并利用了前线轨道理论和微扰理论定量地确定了该相互作用能常数.计算结果表明,当含有硫氢官能团的有机分子化学吸附于金表面时,硫原子将与金原子形成以共价键为主的混和键,此时一些分子轨道扩展于金原子和有机分子中,这些轨道为分子结中电子的输运提供了通道,从而可使分子线的电导呈现出欧姆特性.而其他分子轨道具有局域性,此时电子的输运只能通过隧道效应来实现. 关键词： 化学吸附 分子线 分子电子学     

The first-principles calculation of molecular conduction

We used the self-consistent method-based density functional theory (DFT) and non-equilibrium Green’s function (NEGF) to simulate molecular transport. Our numerical calculations for the organic molecular measurement made by Reichert et al. (Phys. Rev. Lett., 2002, 88: 176804) and for the alkanedithiols measurement made by Xu et al. (Science, 2003, 301: 1221) met the related experimental values quite well. This means that the first-principles calculations based on DFT and NEGF can well explain the conduction measurements of some large molecules. The numerical study reveals the fact that molecular conduction does not obey the classic law; in stead it illustrates the quantum behavior. We designed active molecular transistors controlled by the gate bias with high working frequency. They may be the next generation electronic devices.