NiCO电子能级的自旋非限制X_α—SW法计算

利用自旋非限制X_α-SW法计算了不同状态的NiCO电子能级。结果表明基态是~1∑~+态而不是~3△态。和~3△态相比,~1∑~+态有较强的σ给予作用和π反馈作用。和自由CO配体比较,CO配体的5σ能级位移1π的要大。和实验一致,基态~1∑~+是反磁性的。我们还计算了基态~1∑~+的电荷密度、轨道电离能和跃迁能。     

铜(Ⅱ)氮氧自由基配合物铁磁耦合机理的理论研究

用密度泛函理论结合对称性破损态方法对氮氧双自由基以及铜(Ⅱ)-氮氧自由基配合物的磁耦合常数进行了计算.结果表明铜(Ⅱ)-氮氧自由基配合物为铁磁耦合.对配合物磁轨道进行了分析,表明体系的铁磁耦合作用主要来自于Cu离子的轨道与自由基的π^*轨道正交.自旋密度分布分析显示:在氮氧自由基与金属铜两个自旋耦合片的自旋耦合主要来自于中心Cu离子的轨道电子向氮氧自由基上的π^*轨道的电子转移,这一电子特征的变化引起的自旋离域在Cu离子和氮氧自由基片的铁磁耦合中起到了重要的作用.     

氧分子的三种自旋异构体

按照分子轨道理论(MO法),根据能量最低原理和Hund规则,O_2分子的分子轨道表示式为: KK(σ2s)~2(σ*2s)(σ2p_x)~2(π_y2p)~2(π_z2p)~2(π_y~*2p)~1(π_z~*2p)~1在上述基态O_2分子中,净的成键作用为一个σ鍵和二个叁电子π键,其总键能为494kJ·mol~(-1)。而且由于O_2分子的二重简并π~*反键分子轨道上,具有两个自旋平行的单电子,基态O_2分子应该是顺磁性物质,这与实验事实是相一致的。按照MO法,当基态O_2分子处于受激状态时,其最高被占分子轨道(π_y~*2p,π_z~*2p)上的两个单电子,有可能改变排布方式,使其从排布方式,变成○或排布方式。显然,对于后两种方式而言,O_2分子内已不存在自旋平行的单电子了,故应表现为反磁性物质。可见,按照MO法预言,应该存在三种电     

铁原子与氮分子间的相互作用——单侧双配位构型

用密度泛函理论的B3LYP/6-311+G(d)方法对单侧双配位FeN2体系(简记为S-FeN2)不同自旋多重度的稳定态、范德华力作用态和过渡态的多个电子态的几何结构、电子结构、能量和振动频率进行了计算比较研究. 结果表明, S-FeN2体系三种自旋态间, Fe—N 距离R1和N—N 距离R2值均比较接近; 能量最低的是15B2态, 相近态有15B1、13B1和13B2, 彼此能差约25 kJ·mol-1. 三重态电子结构复杂, 单重态能量普遍偏高; 基组态Fe原子与N2间存在强的σ-π电子对排斥而无有效轨道重叠和电子转移, 其它组态4s13d7、4s13d64p1和3d74p1, Fe 和N2间发生σ(sd)-π和π-π*轨道重叠作用, 有少量电子转移, 体系呈现一定的离子性特征, 活化N2键长基本不超过120 pm. Fe 原子的电子单或双重被激发到由N2反键轨道为主要成分的分子轨道上时, 能使N2活化到单键程度甚至解离.     

马来腈二硫纶·邻菲咯啉镍(Ⅱ)配合物的电子光谱和理论研究

测量了标题配合物Ni(mnt)(phen)在多种介质中的电子吸收光谱和发射光谱,使用密度泛函理论的B3LYP方法和分子轨道理论的PM3方法研究了其气态分子几何构型、电子结构和成键,用ZINDO／S方法通过多组态的组态相互作用(CI)计算解释了实验光谱．结果表明：该配合物分子为平面结构,对称性属于点群C2v,基态为自旋三重态,配位键Ni-N和Ni-S为典型的共价结合,Ni的3d电子反馈效应较显著;可见区的吸收带和发射带(对应于基态电子组态到较低能量激发态组态的跃迁)本质上属于配体phen到mnt^2-的荷移跃迁(LL'CT),紫外区的吸收带本质上属于配体的π→π*跃迁。     

射流式单重态氧发生器研究

单重态氧O2(a1△g)是迄今唯一能用纯化学反应高效产生的具有长寿命的亚稳激发态分子.为了考察提出的用两个O2(1△)能量汇集反应生成氧第二单重激发态O2(b1∑+g)以实现近可见短波长化学激光方案的现实性,设计和实验了一个氯流量为3～10 mmol/s的射流式单重态氧发生器(JSOG).考察了三种具有不同孔径和孔数目的喷头、氯气流量和脱水冷阱温度等对JSOG出口的O2(1△)浓度、O2(1△)分压、氯利用率及水蒸气含量的影响.发现用聚氯乙烯管作冷阱时,最佳冷阱介质温度为-140～-150℃,对此提出了O2(1△)表面脱活与脱水互相竞争的解释.在最佳条件下,可将O2(1△)气中水分压降低至4 Pa,这一结果是首次报导.     

直接测定单线态氧在溶液中的寿命

单线态氧分子在许多光生物和光化学过程中起重要作用,它在液相中的化学和动力学性质及发光寿命一直为化学家和生物学家所关注.单线态氧通过辐射跃迁回到基态时的两个途径为~1△g(v′=0)→~3∑_g~-(v=0)和~1△g(v′=0)→~3∑_g~-(v=1).(0,1)的发射强度比(0,0)约弱60倍,因此人们一般对(0,0)跃迁感兴趣.O_2(~1△g)的量子产率极低,在水和两亲分子溶液中只有10~(-6).以前由于近红外探测器件的灵敏度不能适应如此微弱磷光强度的检测,故对单线态氧在溶液中的许多物理和化学性质都是用间接测定结果来表征的,例如用二甲基呋喃等O_2(~1△g)捕获剂来证明其存在.近十年来国外开始采用灵敏度高、响应快的锗光电二极管来探测单线态氧的1270nm磷光.关于O_2(~1△g)在液相中的1270nm磷光寿命文献值差异很大;国内则尚未见报道.本文报道我们利用国产锗光电二极管测定单线态氧1270nm发射在一些溶液中的寿命.     

HeNa及HeNa~+光谱的理论研究

利用从头算Molecule-UHF程序计算得到HeNa分子的基态~2∑3s及激发态~2∏3p和HeNa~+的~1∑2p、~3∑3s及~t∑3s态的势能曲线,并在此基础上利用自编的程序计算了态-态间光谱跃迁的Franck-Condon因子.结果说明HeNa分子的基态是不稳定的,激发态2∏3p有一个较浅的势阱,HeNa~+的1∑2p有一个较浅的势阱,而~3∑3s态及~t∑3s态分别存在一个很深的势阱.     

电场对杂金属串配合物[CuCuM（npa）4Cl]+（M=Pt,Pd,Ni）结构影响的理论研究

在Cl→M(r)和M(r)→Cl两个方向电场作用下,采用密度泛函UBP86方法研究了线性杂金属串配合物[CuCuM(npa)4Cl]+(1:M=Pt,2:M=Pd,3:M=Ni)的几何和电子结构的变化规律.总体上,电场作用下高电势端原子的自旋密度减小而低电势端原子的自旋密度增大,原子的负电荷向高电势方向移动,分子能量下降,偶极矩呈线性变化;前线轨道分布呈规律性变化,随电场增大前线占据轨道能升高的显著性次序为πnb>σ*>δ*M(r)—N(r),这使前线占据轨道能级易交错.在Cl→M(r)电场作用下,自旋密度由Cu向杂金属M离域,Cu的正电荷向M转移;分子能量下降更显著;Cu—Cu和Cu—M键缩短,前线轨道能隙减小,利于金属链的电子传输.而M(r)→Cl电场则使Cu—Cu,Cu—M键增长,但对分子能量及金属原子的电荷密度和自旋密度的影响不明显,当增大至一定电场强度后金属原子的自旋密度保持不变,两个方向电场作用下自旋密度的变化呈明显的非对称性.故1～3可能具有分子整流器的潜在应用.     

三重态发光材料Cu4掺杂的PVK发光器件及特殊的发光增强机理研究

多种有机发光材料已被应用于电致发光（EL）器件的制备,其荧光效率远比无机发光材料高。与光激发直接产生单重态洋鬼子不同,电致发光过程是电子空穴分别由相反极性的电极注入（非成对电子注入）,三重态和单重态激子同时生成,按自旋统计理论预测,三重态和单重态子的比例为3：1。由于三重态的跃迁是自旋禁阻的,大部分有机分子的三重态激子发光效率极低,有机电致发光器件的最高交率限制在25％（对于光致发光效率100％的理想情况）。为进一步提高器件效率,人们开始设想和实施对通常认为是无效激发的75％的三重激发态进行利用,其关键是筛选出适于器件应用的高效率三重态发光材料,据此我们选择过渡金属配合物Cu4(C≡CPh4)4L2[L=1,8-bis9diphenyl phosphino)-3,6-dioxaoctane]（以下简称Cu4）进行了器件性能研究。     

生物体内的活性氧和纳米氧化铈的结构特征

本文用简单的分子轨道理论描述了正常氧分子O2、超氧阴离子自由基O2―、过氧负离子O22―的电子结构。描述了电子排布不同,氧分子的单重态1Δ和1Σ,它们的能态高于正常O2三重态 3Σ。这些高能态的氧自由基、氧分子单重态和过氧化氢H2O2分子都具有强氧化性。本文还描述了普通碱基OH―和羟基自由基OH―不同的电子结构,解释了羟基自由基为什么具有强的氧化性,而碱基是稳定的原因。这些具有强氧化性的物种就是活性氧(ROS),在生物体内活性氧是不可或缺的,但过量却是致病、致衰老的主要原因。本文     

溶剂极性对D-A-D型延迟荧光分子电荷转移激发态的调控

■二唑基四极分子(2,5-bis(4-(10H-phenoxazin-10-yl)phenyl-1,3,4-oxadiazole,2PXZ-OXD)具有典型的电子给体(donor)-受体(acceptor)-给体(donor)(D-A-D)的结构特点,表现出优良的延迟荧光特性.我们利用稳态、瞬态光谱方法研究了该分子在不同极性溶剂中的光物理特性,发现随着溶剂极性的增加,Stokes位移明显增加,证明了光激发下2PXZ-OXD分子产生了强偶极性的电荷转移态.进一步的量化计算结果发现,单重激发态的偶极矩显著大于三重激发态的偶极矩,溶剂极性对单重激发态的影响更大.溶剂极性的增加,打破了四极分子的对称性,促进了单重态能级的下降,从而调控单-三重态间能级差,导致延迟荧光特性的改变.溶剂极性在对单重态与三重态的能级差调控的同时,也会对2PXZ-OXD分子的发射振子强度有影响,强极性造成的显著非辐射弛豫过程会明显降低发光性能.     

为什么钯的核外电子第五能级为零?

《化学通报》编辑部:现对龚伯河同学来信提出的问题,简复如下:核外电子排布的规律有以下三条:一、保里原理——在同一原子中,最多只能有两个电子处在同一轨道上,并且这两个电子的自旋方向相反。二、能量最低原理——电子的排布,在不违背保里原理的条件下,将尽可能地使体系的能量为最低。三、洪特规律——在等价轨道上排布的电子将尽可能分占在不同的轨道上,且自旋方向相同。等价轨道是指在一个原子中间同一亚层所包括的各轨道,如     

线性响应和两种态特定方法模拟AF350电子跃迁的溶剂效应

在极化连续模型框架下比较了线性响应与两种不同态特定方法计算的溶液中Alexa Fluor 350(AF350)分子激发能和光谱移动值的差异. AF350的第一激发态S0→S1电子跃迁属于π→π^*跃迁, 主要对应于最高占据分子轨道(HOMO)到最低空轨道(LUMO)的跃迁. 该分子激发态偶极矩大于基态偶极矩, 激发态时溶质溶剂相互作用比基态时更强, 随着溶剂极性增大, 会发生光谱红移的现象. 与实验值相比, 线性响应和两种态特定方法均高估了激发能, 其中以IBSF(Improta-Barone-Scalmani-Frisch)方法得到的激发能最小, 矫正的基态反应场方法(cGSRF)得到的激发能最大. 对于光谱移动值, 3种方法与实验值相比都偏小, 线性响应方法(LR)计算出的误差最大, 而IBSF方法得到的结果与实验值最吻合, 是预测溶液中AF350分子激发能和光谱移动值最准确的方法. 对比了Marcus传统理论和基于约束平衡的非平衡溶剂化理论的结果, 发现后者得到的激发能和光谱移动值更接近于实验值.     

化学发光反应Ba N_2O产物BaO的传能和Ba O_2 M的机理

Ba/N_2O反应曾被认为是有可能发展电子跃迁化学激光的反应体系。 在热管炉反应器中作了Ba/N_2O化学发光反应,记录了产物BaO(A’∑→X~1∑~ )的化学发光光谱。光谱的特点及压力相关性,表明BaOA~1∑~ 不是化学反应产物的先驱态、它的布居是可能的先驱态(b~3π和A’~1π)经碰撞转移到A~1∑~ 态实现的。     

化学发光演示实验──水溶液中单线态氧的生成

氧气是生命过程必不可少的,人们侮天呼吸的氧气是能量最低的一种基态氧分子。经测定它有顺磁性,证明该氧分子中有自旋平行的两个电子在分开的轨道上。     

密度泛函理论在分子磁学中的应用

通过对桥联双核铁的磁耦合常数的计算，探讨了密度泛函理论计算条件对计算 结果的影响。基于密度泛函理论下的破损态方法，着重讨论了双核 Fe(III)_2的 d~5-d~5电子通过氧桥的超交换作用。研究发现分子的反铁磁通道主要是Fe(III) d_yz和d_z~2与μ-O的p轨道形成的，具有π*/π*和σ*/σ*特征的超交换通道。     

几种萘酞菁硅配合物的光动力效应的研究

研究了7种轴向配位的萘酞菁硅配合物的激发态性质、产生单重态氧的能力及对几种氨基酸的光敏氧化能力.研究表明,对于相同浓度的不同配合物来说,随着轴向配位基团推电子能力的逐渐增强,激发三重态寿命降低,产生单重态氧的能力逐渐下降,而产生单重态氧的能力是光敏氧化氨基酸反应速率的决定因素,因此,其光敏氧化氨基酸的一级反应速率常数逐渐减小.     

违反Hund规则的情况——自旋极化效应

自旋极化效应能够导致违反Hund规则的情况,特别是对于单重态和三重态成对出现的组态。在具有一个以上未成对电子的体系中,我们注意到动态自旋极化决定于未成对电子的相对自旋方向,并且在开壳层的单重态和三重态中动态自旋极化效应是不同的,对于这两种状态的自旋极化效应可用CI-型波函数来描述。     

偶氮化合物的电子光谱研究——β-萘酚偶氮苯类化合物的吸收光谱和发射光谱

本文研究了八个β-萘酚偶氮苯类化合物的吸收光谱和发射光谱。在同一分子中分别研究了n→π~*和π→π~*激发及其发射过程。讨论了分子内和分子间的激发态能量转移,以及分子结构和溶液pH值对电子光谱的影响。用量子化学的基本概念对实验结果进行了定性的理论分析。