非平衡体系-热库纠缠定理与热输运

将最近建立的体系-热库纠缠定理(SBET)扩展到非平衡的情形. 其中, 任意体系与处于不同温度的多个高斯型热库环境相耦合. 现有的SBET将体系-热库的纠缠响应函数与体系的局域响应函数联系起来, 而扩展的理论则关注通过分子结的非平衡稳态量子输运流. 新理论是基于广义Langevin方程建立的, 它与量子情形下的非平衡热力学密切相关.     

多原子体系非绝热动力学的近似理论方法

非绝热动力学普遍存在于光物理和光化学过程中。描述非绝热跃迁需要处理电子-原子核间的相互耦合运动。由于计算量随体系尺度增大剧烈增长,准确的量子动力学计算目前只适用于描述小分子体系。为了研究多原子分子体系的非绝热过程,近年来发展了一些基于量子-经典动力学近似方法。本文将对典型的这类方法包括经典Ehrenfest方法、面跳跃方法、基于Wigner表示的混合量子-经典方法进行简要的介绍,并讨论如何将量子-经典动力学方法与电子结构从头算手段相结合,模拟非绝热过程。重点阐明各种方法的基本思想和优缺点,并对该领域的发展进行展望。     

ABEEM方法预测响应函数

在密度泛函理论和原子-键电负性均衡模型基础上,定义了与化学键有关的响应函数以及化学键区域的Fukui函数,建立了一套快速确定分子中各区域(包括原子区域和化学键区域)响应函数的新方法.对大量分子的响应函数的计算结果表明,该方法得到的响应函数可以较好地预测分子中各点的反应活性,并更加快捷省时,展示了原子-键电负性均衡模型的广阔应用前景.     

一个纳入活化络合非平衡效应的TST公式体系

在唯象理论的层次上评述了活化络合体系的非平衡性引起的非平衡统计问题;通过分析活化络合过程的耗散与涨落对反应速度的影响,提出了一个纳入了活化络合过程非平衡效应的TST公式体系代替活化络合平衡常数,建立了活化络合耗散函数与反应速度的关系.同时讨论了影响反应活化络合进程耗散-涨落的诸因素所导致的速度常数统计漂移     

量子耗散与量子输运的级联方程组方法

级联方程已成为研究量子开放系统的稳态性质和动力学过程的重要方法。本文旨在系统综述量子耗散和量子输运的级联方程组方法的建立、发展以及在理论、算法和应用方面的一些最新进展。级联方程形式理论的建立以影响泛函路径积分为基础,并具有数值上的高效性和应用上的灵活性,可用于研究分子体系的复杂动力学过程以及强关联电子体系中的量子输运。其级联耦合结构以非微扰的方式揭示了多体相互作用、体系-环境耦合、非马尔可夫记忆等的综合效应。作为应用示例,我们采用级联方程模拟了生物光富集体系的二维相干动力学光谱以及含时电子输运过程中的动态近藤效应。     

量子相空间中微扰理论

在Torres-Vega和Frederick所提出来的量子相空间理论(简作TF量子相空间理论)的框架下,研究了量子相空间表象下的微扰理论,得出了量子相空间理论框架下的非简并微扰理论(perturbation theory),得到了体系存在微扰情况下的能量和波函数,并且以一维电解质在外加电场中的极化率为例,在量子相空间表象下,对量子体系的状态进行了分析.以期探索出将量子相空间理论和各种近似方法结合起来处理真实体系的问题.     

二氧化碳-水混合体系的相平衡和汽-液-液三相点研究

在微扰链统计缔合流体理论(PC-SAFT)的基础上建立了适用于二氧化碳-水体系相行为研究的状态方程, 以汽-液平衡和液-液平衡实验数据关联体系的交叉作用参数, 关联结果与实验数据吻合良好. 预测了二氧化碳-水体系存在汽-液-液三相平衡的温度和压力区间, 确定了三相点的汽-液-液三相密度及其与温度和压力的关系.     

CdTe量子点-罗丹明6G荧光共振能量转移体系的构建及其应用研究

采用巯基化合物修饰的CdTe量子点构建了量子点(供体)-罗丹明6G(受体)荧光共振能量转移体系, 研究了CdTe量子点与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用. 结果表明, CdTe量子点与BSA相互作用后提高了CdTe量子点-罗丹明6G 体系的荧光共振能量转移(FRET)效率, 减小了CdTe量子点和罗丹明6G分子间的距离(r), 证实BSA是通过其色氨酸(Trp)残基与CdTe量子点表面金属发生配位作用而直接结合到量子点表面的.     

基于ZnS量子点荧光淬灭-恢复方法测定还原型谷胱甘肽

水相中合成了3-巯基丙酸保护的非重金属ZnS量子点。根据Ni2+存在的情况下,ZnS量子点荧光强度的恢复程度与谷胱甘肽浓度成正比的现象,建立了基于ZnS量子点荧光淬灭-恢复测定谷胱甘肽的新方法。考察了溶液pH值以及Ni2+浓度对检测体系的影响。在pH 8.5,Ni2+60μmol/L条件下,谷胱甘肽在0～600μmol/L浓度范围内与量子点荧光恢复程度呈良好的线性关系,检出限为3.3μmol/L。本方法可用于实际样品中谷胱甘肽的检测,回收率为94.0%～102.0%。     

混合量子-经典方法计算电荷转移速率及其在实际体系中的应用(英文)

混合量子-经典方法在复杂分子体系动力学过程的模拟方面有重要应用.我们采用Ehrenfest方法、surfacehopping方法和混合量子经典Liouville方程计算了在非绝热极限下的电荷转移速率.然后将这三种方法应用于有机半导体材料电荷转移速率的计算.研究结果发现,Ehrenfest方法和surface hopping方法可能严重偏离正确的结果.偏离的原因是这两种方法没有正确处理相干项的运动,而且这种偏离在涉及到高频模式时显得更加严重.     

新型量子点“开关”测定痕量诺氟沙星

研究并构建了一种新型CdTe量子点“开关”,利用量子点荧光强度的变化进行痕量诺氟沙星的检测.考察了不同缓冲溶液,pH值,C02+浓度等因素对体系的影响.结果表明,在pH=10的硼砂缓冲液中,C02+能猝灭CdTe的荧光;体系中加入诺氟沙星后,CdTe的荧光得到恢复,并且量子点荧光的恢复强度与诺氟沙星的浓度与呈良好的线性关系.基于量子点“开关”技术,通过检测CdTe荧光恢复强度,建立了一种测定诺氟沙星的方法.方法的线性范围为0.8×10-8～4.4×10-7 mol/L;检出限为2.3×10-9 mol/L.应用于实际样品的检测,RSD≤2.2％(n=6),回收率为98.4％～102.1％,结果令人满意.     

压力对合成氨反应中[N_2]的影响

在一定温度下,一个化学反应平衡体系受总压改变的影响,平衡被破坏,体系将调整反应物和产物浓度值,重新建立平衡。对题述平衡体系增大(或减小)压力时,根据勒夏特列原理可以推断,重新建立平衡时,氨的浓度要增大(或减小)。而氮及氢的浓度变化情况较为复杂。本文对这个问题做一讨论。设某浓度时,理想气体反应体系N_(2(g))+3H_(2(g))→2NH_(3(g))在反应进度为ξ时达平衡;平衡体系中氮、氢及氨的物质的量分别为x(mol)、y(mol)及,z(m(?));平衡体系的体积力V(m~3);平衡体系中氮、氢及氨的浓度分别为[N_2](mol.m~(-3))、[H_2](mol.m~(-3))及[NH_3](mol.m~(-3));以浓     

CdS量子点与曙红Y间的荧光共振能量转移研究

在水溶液中,量子点与有机荧光染料之间可能发生荧光共振能量转移(FRET)。本文以发射波长470nm的Cd S量子点为供体,曙红Y为受体,建立了Cd S量子点-曙红Y的FRET体系,研究了该体系的FRET参数。该体系受体供体数目比为8,猝灭效率为45.6%,增强效率为20.1%;供体-受体间的距离为4.4nm;临界能量转移距离为2.4nm。     

水溶性CdTe量子点的合成及其用于荧光猝灭法测定肌红蛋白

以3-巯基丙酸为稳定剂,合成了具有特殊光学性质的水溶性CdTe量子点,其最大发射波长位于544 nm.利用荧光光谱、紫外可见光谱及圆二色光谱法系统的研究了CdTe量子点与肌红蛋白(Mb)二者结合前后体系光谱的变化,从而证实了CdTe量子点与Mb之间静电结合反应的特征.在pH 7.0的PBS缓冲液中,用CdTe量子点作为荧光探针研究了肌红蛋白与量子点的相互作用,并基于肌红蛋白对CdTe量子点有显著的荧光猝灭作用,建立了肌红蛋白的快速检测方法.在最佳实验条件下,该体系荧光强度的猝灭程度(△F)与肌红蛋白质量浓度呈良好的线性关系,线性范围为0.3～24 μg/mL,检出限为0.13 μg/mL.该方法已对合成样品中肌红蛋白进行检测,并用于人体尿样中肌红蛋白的测定.     

含时密度矩阵重正化群的理论与应用

密度矩阵重正化群(DMRG)作为计算低维强关联体系强有力的方法为人熟知,在量子化学电子结构计算中得到广泛应用.最近几年,含时密度矩阵重正化群(TD-DMRG)的理论取得较快发展, TD-DMRG逐渐成为复杂体系量子动力学理论模拟的重要新兴方法之一.本文综述了基于矩阵乘积态(MPS)和矩阵乘积算符(MPO)的DMRG基本理论,并重点介绍了若干最常见的TD-DMRG时间演化算法,包括基于演化再压缩(P&C)的算法、基于含时变分原理(TDVP)的算法和时间步瞄准(TST)算法;还对利用TD-DMRG模拟有限温体系的纯化(Purification)算法和最小纠缠典型量子热态(METTS)算法进行了介绍.最后,对近年TD-DMRG在复杂体系量子动力学中的应用进行了总结.     

基于CdTe/ZnS量子点共振能量转移荧光猝灭法测定孔雀石绿

以巯基乙酸作为稳定剂合成了CdTe/ZnS量子点,发现CdTe/ZnS量子点的荧光发射光谱与孔雀石绿的吸收光谱能有效重叠,且该量子点与孔雀石绿能通过静电吸引力结合,满足荧光共振能量转移的条件,据此建立了以CdTe/ZnS量子点为供体,孔雀石绿为受体的共振能量转移体系,并将该体系用于孔雀石绿含量的测定。研究发现,在pH 8.0的Tris-HCl缓冲溶液中,当量子点的浓度为1.6×10-4mol/L时,体系的荧光猝灭程度与孔雀石绿的浓度呈良好的线性关系,线性范围为0.048～3.2μmol/L,相关系数为0.999 3,方法的检出限为0.015 8μmol/L,该方法已成功用于实际水样的测定,加标回收率为99.3%～102%。并对CdTe/ZnS量子点与孔雀石绿之间的反应机理进行了讨论。     

在激波波面中氧分子的非平衡离解

对强激波作用下双原子分子振动与离解耦合的非平衡离解过程进行了理论计算.本工作的特点是将计算起点建立在分子基本参数上,采用主方程理论处理振动与离解的耦合,振动跃迁几率用SSH理论计算,在离解限附近考虑多量子数跃迁并计及原子复合的影响.对O2－Ar体系,计算给出了在正激波后O2分子振动能级分布、振动弛豫时间、离解孕育时间、离解产物浓度、离解速率系数等物理量随时间的演化.计算结果分别与Camac 和Wray的实验相符.计算显示，在激波作用的后期,有准稳态的振动能级布居分布.计算结果显示，Park模型低估了非平衡离解速率系数,Hansen模型则高估了非平衡离解速率系数.     

利用B-Z体系的非平衡定态检测异烟肼

分别研究了异烟肼对B-Z氏化学振荡体系的规则振荡状态和非平衡定态的影响。结果表明,在非平衡定态测定异烟肼的灵敏度更高,检测限可达6.76×10-9mol/L。并将该方法用于异烟肼片中异烟肼含量的检测,其结果与药典法中的检测结果一致。     

在非平衡稳定态的Belousov-Zhabotinsky体系中检测苏丹红Ⅰ

研究了以丙二酸和铈离子的初始浓度为控制参数的Belousov-Zhabotinsky (B-Z)化学振荡体系的动力学性质,在连续改变控制参数的过程中均出现了分岔现象, 在逼近临界点前的非平衡稳定态对苏丹红Ⅰ进行了分析测定.考察了苏丹红Ⅰ对B-Z体系的两个非平衡稳定态的扰动,结果表明,苏丹红Ⅰ可使体系的电位发生明显的改变.当苏丹红Ⅰ的浓度分别在6.17×10-10～3.16×10-6 mol/L和7.58×10-7～1.55×10-5 mol/L范围内时,苏丹红Ⅰ浓度的负对数(-lgC)与电位的变化值(ΔE)之间呈现良好的线性关系,相关系数分别为0.9975和0.9984;检出限(LOD)可达1.99×10-10 mol/L.以丙二酸初始浓度为控制参数的非平衡稳定态体系成功地测定了伪劣商品辣椒粉中的苏丹红Ⅰ,回收率在98.8%～102.8%之间.     

CdTe量子点与罗丹明6G间的荧光共振能量转移机理研究

本文在合成水溶性巯基乙酸修饰的CdTe量子点的基础上,研究了CdTe量子点与罗丹明6G之间的荧光共振能量转移.实验结果表明:构建的CdTe量子点(供体)-罗丹明6G(受体)荧光共振能量转移体系在磷酸盐缓冲溶液中有较好的转移效果.当磷酸缓冲溶液pH值为7.4,NaCl浓度为1.0 mol/L时,构建的CdTe量子点-罗丹...