环糊精包合作用及其分子识别功能的研究进展

本文介绍了环糊精超分子化学领域的研究概况，从环糊精的包合作用及其分子识别功能两个方面进行了简要概述。     

光缔合产生超冷分子及其光谱测量

超冷分子的产生对于量子信息、分子物理和分子化学具有重要的意义。本文通过介绍超冷分子的研究进展,主要分析了光缔合产生超冷分子的特点与物理机制,详细介绍了光缔合产生冷分子过程中的光谱测量方法。     

超分子屏蔽效应对富勒烯自由基C59N·稳定性的影响及其诱导的(C59N)2中键接碳笼C-C键的转移重构

富勒烯自由基通常是在空气中短暂存在或不稳定的短寿命物种,超分子屏蔽是近年来被发展用于稳定富勒烯自由基稳定的一种有效策略.本文将共价桥联碳质π电子共轭双嵌N分子碗作为客体C₅₉N·富勒烯自由基的理想宿主体,通过密度泛函理论计算研究了二者之间的主客体相互作用、热力学、自旋电子密度等性质.结果发现C₅₉N·富勒烯自由基嵌螯在该钳形双分子碗的凹穴内而被屏蔽,从而有效避免单电子结构的暴露和C₅₉N·自由基之间的化学二聚,即显著增强其动力学稳定性和寿命,这种策略对富勒烯自由基在自旋电子学、超分子电子器件或光电转换器件等领域的应用具有潜在指导价值.此外,本研究还发现通过超分子屏蔽策略,理论上可以实现对(C₅₉N)₂二聚体分子中键连两个碳笼的C-C进行重构,这也为富勒烯相关体系中C-C键构建的提供了一种新的思路与途径.     

分子光学及其应用前景

随着原子光学的快速发展，一门新兴的有关研究中性分子与电场、磁场和光场等物质相互作用及其冷却、囚禁、操控与应用的学科——“分子光学”正在逐步形成．文章首先就分子光学的学术内涵及其研究内容作一简单类比与讨论；其次，就冷分子束的产生与超冷分子样品的实验制备、超冷分子物理与光谱学、非线性与量子分子光学的研究及其最新进展进行简要综述．最后，就分子光学的应用前景进行了展望．     

超冷极性分子

目前对超冷原子的研究已经从最初的原子分子物理扩展到了物理的很多分支.极性分子可以将电偶极相互作用引入到超冷体系,同时分子又与原子类似,可以灵活地被光和其他电磁场操控,因而很多理论工作都预言了超冷极性分子在超冷化学、量子模拟和量子信息等领域会有重要的应用.但由于超冷基态分子的制备非常困难,如何把超冷物理从原子发展到分子还是一个方兴未艾的课题.过去的10年间,各种分子冷却技术都取得了很大突破,本文回顾了这些进展,并着重介绍了基于异核冷原子的磁缔合结合受激拉曼转移这一技术,该技术在制备高密度的基态碱金属超冷极性分子上取得了较大的成功.本文也总结了超冷极性碱金属分子基本碰撞特性研究的一些实验结果.     

第五讲 基于激光冷却原子的超冷分子制备与外场操控

超冷分子的理论和实验研究近年来取得了令人瞩目的巨大成就,极大地拓展了原子分子光物理的研究范畴。围绕超冷分子的制备与应用开创了很多全新的研究领域,如超高分辨分子光谱、分子量子态操控、精密测量以及量子模拟等。当前超冷分子的高效密集制备主要采用基于激光冷却的超冷原子缔合技术来实现。文章综述了超冷分子缔合制备的研究现状,阐述了光缔合、Feshbach共振缔合、受激拉曼绝热跃迁以及超短脉冲光缔合产生超冷分子的物理机制与实验进展,对外场操控超冷分子的实验结果及其潜在应用做了概要展示。     

极性分子量子气体

超冷极性分子的研究是当前原子分子和光物理研究的前沿之一.由于分子是组成物质材料的基本单元,所以这一前沿研究会很自然地和化学、量子信息、凝聚态物理和天体物理密切地交叉,并且有可能带来新的技术突破.操控分子间的相互作用也因此成为几代物理学家长期探索的重要科学问题.在过去的30年间,研究人员已经成功地将原子冷却     

超冷单原子分子阵列

用光镊形成光阱囚禁单个原子、用激光将单个原子冷却到基态形成超冷原子、将超冷原子相干合成单个超冷分子、将单原子分子重排串成丰富多样的超冷单原子分子阵列,这就构成了精密相干可控的多粒子量子系统,为多种前沿科学研究与技术发展提供难得的量子平台。文章介绍近年来单原子量子态高保真操控、异核原子量子纠缠、原子—分子耦合态相干控制、单个超冷分子的相干合成、异核原子阵列确定性制备等方面所取得的最新研究结果。对未来在多体物理、超冷化学、精密测量、量子模拟、量子计算等方面的发展前景进行了展望。     

钴超分子络合物中的氢键相互作用—59Co核磁共振研究及分子模拟

钴超分子络合物[12]aneN₄[Co(CN)₆], [18]aneN₆[Co(CN)_6^], [24] aneN₈[Co(CN)₆], [16] aneN₄[Co(CN)₆], [24] aneN₆[Co(CN)₆]以及[32] aneN₈[Co(CN)₆]中, 氢键相互作用的程度与它们在水溶液中的构象密切相关, 从而引起⁵⁹Co的化学位移向高场移动, 并且其四极矩耦合作用也随构象发生了变化. 实验证明, 络合物中的氢键越强, 化学位移越向高场移动, 四极矩耦合作用也越大. 另一方面, 尺寸大的超分子具有较长的分子转动相关时间,也导致⁵⁹Co具有较短的纵向弛豫时间. 简而言之,⁵⁹Co核磁共振不仅在小分子甚至在超分子络合物中都可以用作理想的探针研究分子的次层或弱相互作用.     

快电子与原子分子碰撞实验

 原子分子结构是原子分子物理学的基本问题,光谱实验和碰撞实验是获得原子分子结构实验数据的基本方法.当前原子分子的激发态结构和碰撞动力学仍然是原子分子物理的最重要的前沿研究领域之一,特别是原子分子高激发态、原子超精细结构和原子团簇更是十分活跃.原子分子及离子的碰撞过程不仅与原子结构、分子结构及其状态密切相关,而且普遍存在于天体、星际空间、地球大气、等离子体以及化学反应过程中.因此这些碰撞过程的基本数据和实验技术对于能源项目、军事技术和许多学科的发展有着密切关系.这些学科包括核物理、凝聚态物理、材料科学、等离子体物理、空间物理、天体物理、化学物理、分子生物学等.     

飞秒激光与D2气体团簇的相互作用

原子（分子）团簇是有几个到几千乃至几万个原子（分子）通过物理或化学结合力形成的相对稳定的微观集合体，是介于原子分子和宏观固体物质之间的一种特殊的过渡物质结构。原子团簇尺寸比激光波长短，与强激光相互作用比原子或小分子更为激烈。团簇能够吸收相当大部分的激光能量，并产生超热电子和高电荷态的离子，高电荷态的离子会激发辐射出光子。     

分子磁体

分子基材料是化学和材料科学中的重要分支.分子磁体有着与传统块材磁体不同的特性和用途.文章简要介绍了分子磁体的基本原理、主要研究领域和当前的进展.     

β-环糊精与左氧氟沙星超分子配合物的合成、表征及其与DNA的结合性质

研究了以环糊精为主体,左氧氟沙星为客体的配位反应,用紫外-可见吸收光谱法,分子荧光光度法,差热分析法,X-衍射法等方法对超分子配合物进行了表征,并对超分子配合物的形成进行了初步讨论,实验结果表明:β-环糊精与左氧氟沙星分子形成物质的量比为1∶1的超分子配合物.通过β-环糊精超分子配合物的形成,进一步研究了左氧氟沙星与DNA的作用机理,发现它们之间主要作用力是疏水作用.     

单层硅烯表面的CoPc分子吸附研究

由于低维材料表面上的单原子和分子具有丰富的物理化学性质,现已经成为量子器件及催化科学等领域的研究热点.单层硅烯在不同的衬底制备温度下,表现出丰富的超结构,这些超结构为实现有序的单原子或分子吸附提供了可靠的模板.利用原位硅烯薄膜制备,分子沉积,超高真空扫描隧道显微镜以及扫描隧道谱,本文研究了Ag(111)衬底上3种硅烯超结构((4×4),(■×■),(2■×2■))的电子态结构,表面功函数随超结构的变化,以及CoPc分子在这3种超结构硅烯上的吸附行为.研究结果表明,这3种超结构的硅烯具有类似的电子能带结构,且存在电子从Ag(111)衬底转移到硅烯上的可能性,从而导致硅烯的表面功函数增大,表面功函数在原子级尺度上的变化对分子的选择性吸附起着重要作用.此外,还观察到分子与硅烯的相互作用导致CoPc分子的电子结构发生对称性破缺.     

光谱法研究环糊精与艾地苯醌的超分子作用

用荧光光谱法研究了药物艾地苯醌与β-环糊精在溶液中的超分子复合作用,发现在加入β-环糊精后其荧光强度显著增强;Benesi-Hildebrand曲线显示在溶液中它们之间以1∶1的方式结合,包合常数K为412mol/L;紫外滴定实验显示出艾地苯醌的去质子化常数在加入β-CD后与本身的pKa基本一致,说明超分子复合物中艾地苯醌分子中的—OH基团存在于环糊精空腔外面。核磁测试显示在加入β-CD后艾地苯醌的C-11的化学位移向高场移动,而C-11上的氢位移则向低场移动,表明芳环上的甲氧基进入了环糊精的空腔。     

超分子有机薄膜

利用超分子有机薄膜技术能制成新的传感分子电子器件、光学器件和生物分子器件等，受到跨学科高技术研究领域的重视。本文描述了超分子有机薄膜的制备方法以及在各应用领域的研究状况。重点介绍了我们研究组在近20年工作中，利用LB膜技术，在光电器件、气体传感技术和光学非线性，特别是在生物传感技术方面的研究成果。按照生物体系提供的信息，模拟合成功能分子，建造有组织的分子组装体，以便用来研究依赖于分子排列的生物物理化学效应。     

束源转动的交叉分子束装置及其在分子簇动力学研究中的应用

本文报道的束源转动的交叉分子装置有两个互相垂直交叉交可同步绕一固定轴转动的脉冲束源，激光束可沿上述轴线方向与两束交叉。控制器是一四极质谱，它与散射中心的距离可以调节，探测方向固定不变与两个分子在同一平面内并指向散射中心，质谱产生的离子信号用高灵敏度的Ｄａｌｙ系统接收。该设备将用于研究分子簇的形成和裂解，分子或分子簇的光解和两分子束的交叉散射过程。用这台设备我们测量子在ＣＯ２和ＮＨ３超声束中形成的各     

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     

基于多能级速率方程的CaH分子三维磁光囚禁模型

分子激光冷却与磁光囚禁在超越标准模型的新物理与新机制探索、超冷化学与冷分子碰撞等诸多领域中有着广泛的应用前景. CaH分子的某些态之间具有高度对角化的弗兰克-康登因子,因此早在2004年就被提出作为激光冷却与磁光囚禁的候选分子之一.利用速率方程并考虑双频效应的影响,本文计算了A²Π_1/2←X²Σ⁺与B²Σ⁺←X²Σ⁺跃迁中CaH分子磁光阱内阻尼力和囚禁力的大小,分析了四频率组分和多频率组分激光设置下CaH分子磁光囚禁时的冷却和囚禁效果.结果发现,A²Π_1/2←X²Σ⁺跃迁中, CaH分子在多频率组分激光设置下可获得更大的阻尼力和囚禁力,从而有利于实现CaH分子磁光阱.以上工作不仅证明了CaH分子磁光囚禁的可行性以及为实验探索提供了必要的理论支持,同时也为超冷分子碰撞、极性冷分子BEC、基于极性冷分子的精密测量物理(如电子电偶极...     

分子线电子输运特性的第一性原理研究

从第一性原理出发 ,利用密度泛函理论研究了SH -C8H16-SH分子和金表面的相互作用 ,并利用分子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 ,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 .研究结果表明 ,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 ,扩展的分子轨道使分子线的电导呈现出欧姆特性 ,而对于局域的分子轨道 ,电子的输运只能通过隧道效应来实现 .对分子线伏 安特性的计算结果显示 ,在零偏压附近 ,存在一个电流禁区 ,随着偏压的增加 ,分子线的电导呈现出平台特征 .