荧光素及其衍生物电子结构与光谱性质的理论研究

用ZINDO、从头算和密度泛函理论方法研究荧光素及其衍生物的电子结构和光谱性质.计算结果表明母体双阴离子荧光素分子(1)与单(2)、双(3)取代形成的单阴离子荧光素分子的基态电子结构不同,而且1与2和3的基态和激发态的电子转移方向相反.体系1~3的最大吸收波长依次发生红移,与实验结果相符合.     

钛铁矿型六方相ZnTiO3的电子结构和光学性质

分别采用基于密度泛函理论(DFT)的局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)方法对钛铁矿型六方相ZnTiO₃的电子结构进行了第一性原理计算, 并在局域密度近似下计算了六方相ZnTiO₃的光学性质, 并将计算结果与实验数据进行了对比. 结果表明, 在局域密度近似下计算得到的结构参数更接近实验数据. 理论预测六方相ZnTiO₃属于直接带隙半导体材料, 其禁带宽度(布里渊区Z 点)为3.11 eV. 电子态密度和Mulliken 电荷布居分析表明Zn―O键是典型的离子键而Ti―O键是类似于钙钛矿型ATiO₃ (A=Sr, Pb, Ba)的Ti―O共价键. 在50 eV的能量范围内研究了ZnTiO₃的介电函数、吸收光谱和折射率等光学性质, 并基于电子能带结构和态密度对光学性质进行了解释.     

Armchair型石墨纳米带的电子结构和输运性质

利用第一性原理的电子结构和输运性质计算方法, 研究了扶手椅(armchair)型单层石墨纳米带(具有锯齿边缘)的电子结构和输运性质及其边缘空位缺陷效应. 研究发现, 完整边缘的扶手椅型石墨纳米带是典型的金属性纳米带, 边缘空位缺陷的存在对扶手椅型纳米带能带结构有一定的影响,但并不彻底改变其金属性特征.     

环香叶烷型化合物在金属团簇表面吸附的结构和电子性质

采用密度泛函理论中的B3LYP方法对环香叶烷型代表性化合物紫罗兰酮进行了理论研究,尤其是研究了其在银团簇表面吸附的几何结构、电荷转移、红外光谱和电子亲和能等性质.结果表明,α-紫罗兰酮的吸附位点在C=O键上,而β-紫罗兰酮吸附位点在C=C(主要)和C=O键上,并且这两种结构上的电荷都转移向银团簇,说明此银团簇可以作为较强的吸电子基存在.同时,由于银团簇较强的吸电子特性,导致红外光谱发生"红移".研究也发现两种紫罗兰酮在团簇表面的吸附使得其电子亲和能变大,电离能变小,而吸附能的计算结果表明α-紫罗兰酮与银团簇形成的配合物更加稳定.这些研究为探索其在化学和医学领域的潜在应用提供了重要的理论参考.     

有限长Y型碳纳米管结构和性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论的GGA/PW91方法对有限长Y型碳纳米管的结构和性质进行了研究. 研究结果表明, 由于缺陷环的影响, Y型碳纳米管与直型管的性质明显不同, 而且, Y型碳纳米管的结构和性质与分支管长度存在一定的关系. 当分支管长度大于1 nm 时, Y型碳纳米管的结构、能隙和电学性质均出现周期性振荡变化的趋势.     

Co-P非晶态合金电子性质和局域结构的理论研究

In order to study the electron property and the microlocal structure of Co-P amorphous alloy,a series of single-P（ConP）and two-P（ConP2）cluster models were chosen according to the experiment fact of the possible presence of direct P-P contact and short-range-ordering in the amorphous alloy. ConP and ConP2 cluster models were calculated with the DFT method and calculations showed that P（phosphor）accepted electron from Co（cobalt）in single-P（Co2P（2）,Co3P（1）and Co4P（2））cluster models,which agrees well with the Pauli electronegative rule,and a very strong interaction between Co and P resulted in formation stable clusters Co2P（2）,Co3P（1）and Co4P（2）. However,two-P（ConP2）cluster models and single-P cluster Co5P（1）were unstable,and it was impossible to present direct P-P contact in two-P（ConP2）cluster models. It could be concluded that the clusters Co2P（2）,Co3P（1）and Co4P（2） is more reasonable to represent the local structure of Co-P amorphous alloy.     

Mn掺杂GaN的电子结构及光学性质

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势法(PWP)计算Mn掺杂GaN(Ga1-xMnN)晶体的电子结构及光学性质,详细讨论掺杂后电子结构的变化.计算表明,Mn掺杂GaN使得Mn 3d与N 2p轨道杂化,产生自旋极化杂质带,Ga1-xMnxN表现为半金属性,非常适于自旋注入,说明该种材料是实现自旋电子器件的理想材料.另结合实验结果分析掺杂后体系的光学性质,发现吸收谱在1.3 eV处出现吸收峰,吸收系数随Mn2+浓度增加而增大.分析表明,该峰是源于Mn2+离子e态与t2态间的带内跃迁.     

黄铜矿型铜基硫属半导体材料的电子结构和光学性质

采用基于赝势平面波基组的密度泛函理论方法, 对具有黄铜矿结构的6种CuXY₂(X=Ga, In; Y=S, Se, Te)晶体的构型、 电子结构、 线性及二阶非线性光学性质进行了研究. 结果表明, 6种CuXY₂均为直接带隙半导体, 具有相似的能带结构. 当X原子相同时, 随着Y原子按S→Se→Te依次改变时, 体系的静态介电常数、 静态折射率和静态倍频系数(d₃₆)依次递增. 在占据带中, 位于价带顶附近的能带对体系倍频效应影响最为显著, 该系列化合物的能带主要成分为Cu的3d轨道和Y原子价层p轨道; 对于空能带, 对倍频系数影响较大的是以X原子价层p轨道为主要成分的能带. 6种晶体中, CuInSe₂晶体具有较高的光电导率并对太阳光具有较好的吸收性能. 综合考虑体系的双折射率和倍频效应等因素, CuGaS₂和CuGaSe₂ 2种晶体在二阶非线性光学领域具有潜在的应用价值.     

ZnO氧缺陷的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对ZnO_0.875的电子结构和光学性质进行了计算. 用第一性原理对含氧空位的ZnO晶体进行了结构优化处理, 计算了完整的和含氧空位的ZnO晶体的电子态密度. 结合精确计算的电子态密度分析了带间跃迁占主导地位的ZnO_0.875 材料的介电函数、吸收系数、折射系数、湮灭系数和反射系数, 并对光学性质和极化之间的联系做了详细讨论. 结果表明ZnO_0.875晶体是单轴晶体, 并且在低能区域存在因氧缺陷而造成的一些特性. 我们的研究结果为ZnO的发光特性提供新的视野, 同时为ZnO的光电子材料的设计和应用提供理论基础.     

高压相BeO晶体的电子结构和光学性质

应用基于密度泛函理论的第一性原理研究方法,考虑广义梯度近似(GGA)下的交换关联势,模拟计算了高压下纤维锌矿(WZ)、闪锌矿(ZB)和岩盐(RS)结构氧化铍(BeO)晶体的电子结构和光学性质等.计算结果表明,随着压力的增加,同种结构下原子间的键长和电荷转移有所减小,并且价带和导带分别向低能和高能方向移动,禁带展宽.与常压下的BeO相比,随着压力的增加,三种结构的BeO晶体的光学性质有一定的变化,介电函数、吸收系数、折射率以及电子能量损失谱曲线出现更多的精细结构,峰的数量增多;各高压相结构的吸收谱和能量损失谱宽度逐次展宽;吸收系数曲线的吸收峰及其位于低能区域的吸收边以及电子能量损失谱峰的位置均发生一定程度的蓝移.     

Y-Cu共掺杂ZnO电子结构与光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势法研究了本征ZnO、Y和Cu单掺杂ZnO、Y-Cu共掺杂ZnO的电子结构和光学性质. 计算结果表明, 在本文的掺杂浓度下, Y和Cu单掺杂可以提高ZnO的载流子浓度, 从而改善ZnO的导电性, Y-Cu共掺时ZnO半导体进入简并状态, 呈现金属性. Y 掺杂ZnO可以提高体系在紫外区域的吸收, 而Cu掺杂ZnO在可见光和近紫外区域发生吸收增强现象, 其中由于Y离子和Cu离子之间的协同效应, Y-Cu共掺杂ZnO时体系对可见光和近紫外区域的光子能量吸收大幅增加, 因此Y-Cu共掺杂ZnO可以用于制作光电感应器件.     

一种超硬新材料BeP2N4的电子结构和力学性质及本征硬度

基于密度泛函理论,采用局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)泛函研究了硅铍石、尖晶石结构的 BeP₂N₄ 材料的晶格参数、能带结构、态密度、分态密度、Mulliken布居值和弹性性质, 计算结果与已有的实验值和理论值符合很好. 能带结构和态密度表明两种结构的BeP₂N₄材料是宽的直接带隙的绝缘体材料. 尖晶石结构BeP₂N₄的体弹性模量、剪切模量和弹性模量比硅铍石结构的相应的力学量大得多. 利用Sung等提出的硬度经验判据和Gao等提出的基于Mulliken轨道重叠布居数的共价固体本征硬度计算方法, 预测了两种结构的本征硬度值. 计算结果表明硅铍石结构BeP₂N₄虽然体弹模量小, 但是它并不是一种软的材料, 而是一种易脆的硬度较硬的材料, 随着压力增加硅铍石结构BeP₂N₄的脆性逐渐过渡到延性. 尖晶石结构BeP₂N₄是一种易脆的超硬材料. 采用GGA计算得到的硅铍石BeP₂N₄向尖晶石相转变压力为14 GPa, 与理论预测值(24 GPa)相比偏小.     

丁吡吗啉与其苯基类似物的电子结构特征比较

通过化学合成获得丁吡吗啉及其苯基类似物,并对其杀菌活性进行了比较.借助X射线晶体衍射方法,对丁吡吗啉的结构进行了解析.进一步选择6-31G(2df,2pd)基组,利用密度泛函理论B3LYP方法对丁吡吗啉及其苯基类似物的空间几何结构进行优化,借助前线分子轨道、Mulliken电荷、自然键轨道(NBO)分析、表观静电势等对丁吡吗啉及其苯基类似物的电子结构与其杀菌活性相关性进行了理论探讨.结果表明吡啶环取代苯环后,一方面吡啶环上的N原子是一个负电中心,有利于与受体分子间形成氢键等相互作用;另一方面,吡啶环又是一个缺电子的芳环,与苯环相比,在与受体的π-π相互作用中能起到更好的电子接受体的作用.这两种因素使得丁吡吗啉更容易与受体结合,因而活性更高.     

Ge@C82结构及性质的理论研究

采用密度泛函理论方法,对Ge@C82的结构及性质进行计算研究.结果表明,由于包合Ge,C82碳笼平均键长增长,碳笼增大,而且Ge原子略微偏离碳笼中心.三重态的C2Ge@C82为能量最低结构.自然布居分析表明,C2C82与Ge之间未发生电子转移,可以用C2Ge@C82来表示它的结构.C2C82和C2Ge@C82的红外光谱计算结果显示,二者的主要区别为C2Ge@C82在1100～1200 cm-1区间的吸收峰变得更尖锐.     

Fe/Cr超晶格的电子结构和磁性质

应用密度泛函全势线性缀加平面波(FLAPW)方法研究了Fem/Crn (m=3, 4; n=1, 3, 4)超晶格的电子结构和磁性质. 结果表明, Fe3/Cr1和Fe3/Cr3体系的基态中, Fe层间存在铁磁耦合; 而Fe4/Cr4体系基态中, 存在反铁磁耦合; Cr层的磁矩方向交替变化, 交界面上的Fe和Cr间存在反铁磁耦合.     

ZnSe掺Cu与Zn空位缺陷的稳定性、电子结构与光学性质

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软雁势方法, 对ZnSe闪锌矿结构本体、掺入p型杂质Cu(Zn_0.875Cu_0.125Se)及Zn空位(Zn_0.875Se)超晶胞进行结构优化处理. 计算并详细分析了缺陷体系的形成能和三种体系下ZnSe材料的态密度、能带结构、集居数、介电和吸收光谱. 结果表明: 在Zn空位与Cu掺杂ZnSe体系中, 由于空位及杂质能级的引入, 禁带宽度有所减小, 吸收光谱产生红移; 单空位缺陷结构不易形成, Zn_0.875Se结构不稳定, Cu掺杂ZnSe结构相对更稳定.     

带不同推电子基团二聚苯撑乙烯的电子结构与发光性能

用Wittig路线合成了一系列带不同推电子取代基的二聚苯撑乙烯,用紫外光谱和循环伏安方法测定其电子结构,并用量子化学计算方法对齐聚物的电子能级进行模拟.讨论了吸收光谱、发射光谱与生色团的电子结构的关系.     

Os(Ⅱ)配合物的电化学性质及其电子能级结构

采用电化学循环伏安法和荧光光谱研究了系列Ｏｓ配合物的电化学性质及分子结构对其电子能级结构的影响。     

Preparation,Crystal Structure,Physical Properties,and Electronic Band Structure of TlTaS3

TlTaS₃ was prepared by applying a sequence of two melting processes with mixtures of Tl₂S, Ta, and S having different molar metal to sulphur ratios. TlTaS₃ crystallises in space group Pnma with a = 9.228(3)Å, b = 3.5030(6)Å, c = 14.209(3)Å, V = 459.3(2)ų, Z = 4. The structure is closely related to the NH₄CdCl₃‐type. Characteristic features of the structure are chains of edge‐sharing [Ta(+5)S₄S_2/2]₂ double octahedra running along [010]. These columns are linked by Tl⁺ ions. The Tl⁺ ion is surrounded by eight S^2— anions to form a distorted bi‐capped trigonal prism. The Tl⁺ ions are shifted from the centre of the trigonal prism toward one of the rectangular faces. This is discussed in context with other isostructural compounds. TlTaS₃ is a semiconductor. The electronic structure is discussed on the base of band structure calculations performed within the framework of density functional theory.