C60在几种溶剂中紫外吸光度的负热效应

所采用的变温光谱差减方法是将待测试样分成两份 ,一份作为参比试样 ,恒定在某一温度 (参比温度 )下 ,另一份作为待测样品 ,选定另一待观测温度 ,在一定的波长范围内 ,用岛津UV 2 4 0型紫外 可见双光束分光光度计扫描 ,获得紫外吸收温差光谱 (UVSDT)。选择不同的温度差 ,测得温差光谱随温差的变化。观测了C60 分子在乙醇、环己烷、正己烷、异丙醇等几种有机溶剂中吸光度随温度的变化。观测结果发现C60 溶液的吸光度变化存在显著的负温度效应。C60 的UV吸收光谱峰随试样温度升高而降低 ,UV吸收温差光谱 (U VSDT)为负峰 ,UVSDT峰强随温差增大而负向增大。说明C60 的结构对温度有较强的依赖关系。这种依赖关系与π π 电子跃迁类型密切相关。实时现场测量C60 溶液的吸光度随温度变化规律 ,对分离、纯化、分析富勒烯 ,认识C60 特性、研究以溶剂为媒介的化学反应机理 ,以及提高测量的准确度和重现性等 ,均有一定的理论意义和实用价值     

N-异丙基-N’-(1,3-噻唑-2-基)-1,2,3-苯并噻二唑-7-甲脒的光谱与热力学性质

采用密度泛函理论在B3LYP/6-311+G~*水平上对N-异丙基-N′-(1,3-噻唑-2-基)-1,2,3-苯并噻二唑-7-甲脒分子进行了理论计算研究,得到分子的红外与拉曼光谱,电子吸收光谱以及不同温度下的热力学性质,为该类化合物构效关系的研究奠定了基础.计算结果表明,该分子结构中存在N-H…N分子内氢键,分子结构中存在较强的共轭效应,从而使分子较稳定.红外最强吸收峰出现在1663 cm~(-1),对应N-H的面内摇摆振动.分子具有较好的紫外光谱活性,其最大吸收在382 nm,属于紫外可见光区,来源于HO-MO到LUMO的π→π~*电子跃迁.随温度的升高,标准摩尔焓、标准摩尔熵、标准摩尔热容均呈二次函数增大.     

PDT光敏剂HA在不同液相体系下的光谱特性研究

为了对候选光敏剂竹红菌甲素(HA)进行改性并保持其优异的敏化特性,对HA的光谱特性和激发态性质作了进一步的指认。系统研究了HA在不同液相体系下的吸收和荧光光谱,对指认HA的光谱和电子跃迁的机制提出了新的依据,结果表明,吸收带I产生于π-π*跃迁,吸收带Ⅱ和Ⅲ产生于P-π共轭所导致的L→aπ跃迁的电子振动结构;荧光发射带I和Ⅱ是产生于同一跃迁机制S1(L,aπ)→S0的正常荧光的振动结构。     

对苯二甲酸-双(4-甲氧基苯酯)及其衍生物的结构与光谱

在密度泛函理论B3LYP/6-31 G*水平上计算研究了对苯二甲酸-双(4-甲氧基苯酯)及其OH和F腰接取代化合物的几何结构与红外振动光谱和电子光谱性质。研究发现这类化合物的酯基碳氧原子与苯环形成不同的离域大π键,空间位阻效应和共轭效应使三个苯环位于不同平面上,二面角在53°～59°范围。含时密度泛函理论计算第一激发态的电子垂直跃迁能,表明最大吸收光谱全部源于分子中HOMO→LUMO的π→π*跃迁,对应的最大吸收波长数值位于370～384nm之间,属于紫外区。腰接基对这类化合物的几何结构影响不大,仅由于空间位阻效应,使苯环(1)和苯环(2)之间的二面角增大3°～4°,但对其所在苯环的变形及其氢的振动有一定影响。同时,腰接羟基使HOMO→LUMO的能隙略有减小,最大吸收波长略有增大。腰接氟时因弱的共轭效应使得HOMO→LUMO的能隙减小0.1209eV,导致最大吸收波长红移14nm。     

烯烃同系物紫外光谱的量子化学研究

应用量子力学CNDO／S方法对烯烃同系物紫外光谱进行研究，算出了各分子轨道的能量及相应紫外光谱吸收峰的理论位置。发现随着n的增大，其能量差、紫外光谱最大吸收峰及红移均呈规律性变化，原因均为π轨道跃迁。     

胭脂红荧光光谱机理研究

胭脂红是食品添加剂中最常用的一种食用色素之一,国家标准对其在食品中添加的剂量有明确的规定,研究其荧光光谱特性具有一定的实际意义。文章分别从理论与实验上对220～400 nm不同激发波长下胭脂红标准溶液的荧光光谱进行了分析,结果表明,胭脂红可以产生较强的荧光,分别在420,530,635,687 nm波长处产生了4个荧光峰,各荧光峰的最佳激发波长也不尽相同,文章给出了相应的荧光光谱图。经研究认为胭脂红荧光是由—OH中的n电子的n→π*跃迁和奈环中的π电子的π→π*跃迁这两类跃迁而产生的,其中420 nm处的荧光峰是由n→π*跃迁产生的, 而530, 635和687 nm这3个波长处的荧光峰是由π→π*跃迁而产生的, 同时其4个波长处的荧光相对强度随激发波长的变化相对改变不同,文章分别从微观机理上给出了一定的解释。研究胭脂红的荧光光谱及其特性可为其他偶氮类色素的荧光光谱研究提供参考,同时能为食品安全检测提供新的方法与途径。     

CCl＿4，CH＿2Cl＿2和CHCl＿3对磷脂酰胆碱紫外电子吸收光谱的影响

测量了ＣＣｌ＿４，ＣＨ＿２Ｃｌ＿２和ＣＨＣｌ＿３对生物膜中磷脂酰胆碱作用的紫外电子吸收光谱，实验结果表明，由于ＣＣｌ＿４，ＣＨ＿２Ｃｌ＿２和ＣＨＣｌ＿３分子结构的差异，三种溶剂的极性依次递增，磷脂酰胆碱π－π￣＊电子跃迁的吸收峰红移。磷脂酰胆碱在ＣＣｌ＿４中光谱呈单吸收峰，在ＣＨ＿２Ｃｌ＿２和ＣＨＣｌ＿３中光谱特征呈双蜂结构，存在聚集体的激子态跃迁，由此给出了脂质分子聚集状态的光谱依据。     

基于密度泛函理论的对二甲苯分子电子光谱的外场效应研究

对二甲苯（PX）是化工领域一种非常重要的原料,被广泛地用于香料、医药、油墨和农药等的生产,因此研究PX分子的电子光谱和外场效应,对于它的检测和降解具有十分重要的意义。为研究外电场作用下,PX分子的紫外-可见（UV-Vis）光谱的变化,采用密度泛函理论（density functional theory,DFT）B3LYP方法在6-311++G(d, p)基组水平上,优化了不同外电场（0～0.025 a.u.,0～1.285 6×1010 V·m-1）作用下PX分子的基态几何构型,在此基础上利用含时密度泛函理论（TDDFT）计算了PX分子的UV-Vis吸收光谱,最后对PX分子紫外吸收峰和摩尔吸收系数受外电场作用的的影响规律进行了研究。结果表明：有波长为189 nm、摩尔吸收系数为35 580 L·mol-1·cm-1的强吸收峰,处于E₁带,它是环状共轭的三个乙烯键的苯型体系中的π→π*电子跃迁产生的;与苯分子相比,吸收峰出现11 nm的红移：由于两个甲基和苯环形成p-π共轭,苯环的大π键变弱,故PX分子的紫外吸收峰出现红移;当增加了外电场后,最低未占据轨道(LUMO)向外电场的反方向偏移,导致苯环上的电子密度减小,大π键变弱,π→π*跃迁需要的能量降低,电子跃迁产生的波长增大,吸收峰出现显著红移,当外电场增大到0.020 a.u.时,红移已经非常明显;外电场的引入,导致苯环上的电子密度减小,大π键变弱,π→π*跃迁的电子数减少,摩尔吸收系数降低,随着外电场的增强,摩尔吸收系数降低明显,尤其在外电场增强到0.020a.u.后,摩尔吸收系数降低非常显著。这些工作为PX的检测和降解方法研究提供了一定的理论依据,也对其他有机污染物的检测方法和降解机理的研究有启示作用。     

CCl4,CH2Cl2和CHCl3对磷脂酰胆碱紫外电子吸收光谱的影响

测量了ＣＣｌ₄，ＣＨ₂Ｃｌ₂和ＣＨＣｌ₃对生物膜中磷脂酰胆碱作用的紫外电子吸收光谱，实验结果表明，由于ＣＣｌ₄，ＣＨ₂Ｃｌ₂和ＣＨＣｌ₃分子结构的差异，三种溶剂的极性依次递增，磷脂酰胆碱π－π^*电子跃迁的吸收峰红移。磷脂酰胆碱在ＣＣｌ₄中光谱呈单吸收峰，在ＣＨ₂Ｃｌ₂和ＣＨＣｌ₃中光谱特征呈双蜂结构，存在聚集体的激子态跃迁，由此给出了脂质分子聚集状态的光谱依据。 关键词：     

核黄素在不同极性溶剂中的光谱特性研究

实验测得核黄素在水、二甲基亚砜(DMSO)和三氯甲烷三种不同极性溶剂中的稳态吸收光谱、荧光光谱和时间分辨荧光光谱,研究了溶剂对核黄素光谱性质的影响。实验结果表明,在不同极性的溶剂中,核黄素的吸收峰位置几乎不变,而荧光光谱峰值随着溶剂极性的增大而出现红移。这是由于溶质分子的电子激发及溶剂化效应引起的电子重新分布导致它在极性溶剂中第一激发单重态能级的变化。在时间分辨荧光光谱实验中,核黄素在水溶液中荧光寿命也高于在其他两种溶剂中,荧光寿命的延长可归因于核黄素与氢键对体溶剂之间的分子间氢键相互作用。应用Gaussian09软件,采用密度泛函理论和含时密度泛函理论,结合基于密度的溶剂化模型,对不同极性溶剂中的核黄素分子进行基态和激发态优化和计算。通过前线分子轨道分析,核黄素的受激跃迁属于苯环和含氮杂环上的π电子向苯环及C N,C O共轭双键的反键轨道π*的跃迁。分子偶极矩的计算结果表明,核黄素分子的第一激发态偶极矩大于基态偶极矩,偶极矩的增大,导致溶质与溶剂分子之间的相互作用的增大。而溶剂分子与溶质分子基态和激发态的相互作用程度不同,使得吸收峰和荧光峰出现不同变化情况。极性越大的溶剂越有利于对激发态的稳定作用,使激发态能量降低,相应的发射波长发生红移。最后,通过分子表面静电势和弱相互作用分析,在水溶剂中考虑氢键作用对核黄素分子光谱的影响。多聚体结构的理论吸收和发射峰值更接近实验结果,说明多聚体结构合理。水分子二聚体与核黄素形成的环状结构,有利于提高核黄素分子的刚性,有利于荧光的发射,减少非辐射跃迁的几率,荧光寿命延长。     

Metallic behavior of cyclotron relaxation time in two-dimensional systems

Cyclotron resonance of two-dimensional electrons is studied at low temperatures down to 0.4 K for a high-mobility Si/SiGe quantum well which exhibits a metallic temperature dependence of dc resistivity ρ. The relaxation time τ(CR) shows a negative temperature dependence, which is similar to that of the transport scattering time τ(t) obtained from ρ. The ratio τ(CR)/τ(t) at 0.4 K increases as the electron density N(s) decreases, and exceeds unity when N(s) approaches the critical density for the metal-insulator transition.     

橙皮素电场作用的分子结构和红外光谱理论研究

橙皮素(HES)是一种二氢黄酮药物, 为研究在外电场(EEF)作用下, HES的分子结构和光谱的变化,利用密度泛函理论(DFT)以及6-311G(d,p)基组,在C2-C1方向施加EEF(-0.005～0.010 a.u.)并优化HES分子的基态几何构型, 研究了分子总能量、键长、红外光谱(IR)、偶极矩(DM)和HOMO-LUMO能隙。在优化结构的基础上,采用含时密度泛函理论(TDDFT),探究不同EEF对紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、激发态(ES)的影响。结果显示,无EEF时,HES分子中C1-O18和C2-C26间的单键都优化成了双键,转变为烯醇式结构,这样分子中更多的基团构成一个共轭体系,形成最稳定的结构。随着EEF的增强,分子总能量先升后降,DM则先降后增,键长的变化复杂。当正向负向EEF都增强时,由于HES分子中不同化学键的振动产生的IR吸收峰(AP),相应地出现了不同的频谱移动,各个AP的强度也有不同的变化。无EEF时, UV-Vis在223.6和262 nm处有2个AP,分别处于E₂带、K带。223.6 nm处的AP随着EEF的增大出现了蓝移(BS),当EEF大于0.002 5 a.u.谱峰消失;262 nm处的AP在正向EEF下出现红移(RS),吸收强度随EEF的增强呈现衰弱趋势,当EEF为0.01 a.u.时, 谱峰RS至283 nm,强度达到最小值5 889.64 L·mol-1·cm-1;在负向EEF下出现BS,且吸收强度均增强,在EEF为-0.002 5 a.u.时, 谱峰BS至261 nm,强度增至最大值为12 500.36 L·mol-1·cm-1。当正向负向EEF都增强时,分子的能隙和激发态能量(EE)均呈现减小趋势,说明HES分子易被激发而处于活跃状态。在无EEF时, OS均大于零, 表明能够被激发。当不断加强正向EEF时, ES的OS均先升高再降低; 在负向EEF下OS有复杂的变化。分析EEF下物质的分子结构和光谱, 将为探究橙皮素的药效对其进行电场解离提供理论参考。     

飞秒光丝阵列对10 GHz电磁波的吸收特性

为了研究飞秒光丝阵列对10 GHz电磁波的吸收特性,建立了飞秒光丝阵列吸收电磁波的有限元模型,研究了光丝内电子温度、电子数密度、光丝直径和电磁波的极化等参数对吸收系数的影响。研究结果表明：当电磁波偏振方向与光丝轴向垂直时,阵列对电磁波是透明的;增加光丝内电子数密度或提高电子温度,吸收系数先增大后减小;当光丝直径与电磁波趋肤深度相等时,吸收系数达到最大值。对于S极化电磁波,当光丝直径为50 μm时,吸收系数随入射角的增大而变大;当光丝直径为100~200 μm时,在入射角较小时,吸收系数随入射角的增大而变大;在入射角较大时会出现吸收峰值,最高可达0.45,且光丝直径越大,吸收峰值对应的入射角就越小;对于P极化电磁波,吸收系数随入射角增大而降低。     

Compton散射下激光等离子体纵波色散特性

应用电子与多光子集团非线性Compton散射模型,研究了Compton散射下激光等离子体纵波色散特性.结果表明:长波支纵色散曲线由解析上的长波、数值计算结果和短波组成,长波支和短波支纵色散均随相对论正负电子对特征温度的增大而增大,随Compton散射引起的频率的增量的增大而降低,且单温激光等离子体的色散曲线与散射前的双温等离子体的色散曲线相似.     

发射光谱法研究甲基环己烷燃烧时激发态自由基时间历程

采用三组单色仪探测系统,测量了甲基环己烷在高温反射激波作用下瞬态燃烧反应过程中三种激发态自由基OH*,CH*和C*₂的特征光辐射,得到了激发态自由基时间历程和光辐射相对强度随温度的变化规律。反射激波温度1 200～1 700 K,激波压力1.5 atm,甲基环己烷摩尔分数0.1%,当量比1.0。在点火燃烧初始阶段三种自由基几乎同时产生,自由基持续时间随着温度的升高而变短。相同温度下CH*和OH*自由基持续时间大于C*₂自由基,在1 400 K以下C*₂自由基发光消失。OH*和CH*自由基发光强度在T<1 400 K时对温度变化不敏感,而在T>1 400 K时CH*自由基峰值随温度快速增长,C*₂和OH*峰值随温度增大比较平缓。将实验结果和化学反应机理模拟结果进行了对比,实验获得的OH*自由基时间历程在低温时和机理预测结果吻合较好,但在高温时有一定差异。CH*自由基时间历程在高温与机理结果吻合较好,在低温时机理预测结果CH*自由基持续时间要长于实验结果。实验测得的结果为含激发态物种化学反应动力学机理的验证和优化提供了依据。     

Field-temperature phase diagrams in chiral tilted smectics,evidencing ferroelectric and ferrielectric phases

Usual ferroelectric compounds undergo a paraelectric-to-ferroelectric phase transition when the susceptibility of the electric polarization density changes its sign. The temperature is the only thermodynamic field that governs the phase transition. Chiral tilted smectics may also present an improper ferroelectricity when there is a tilt angle between the average long axis direction and the layer normal. The tilt angle is the order parameter of the phase transition which is governed by the temperature. Although the electric susceptibility remains positive, a polarization proportional to the tilt appears due to their linear coupling allowed by the chiral symmetry. Further complications come in when the chirality increases, as new phases are encountered with the same tilt inside the layers but a distribution of the azimuthal direction which is periodic with a unit cell of two (SmC(A)*, three (SmC(Fi1)*, four (SmC(Fi2)* or more (SmC(alpha)* layers. In most of these phases, the layer normal is a symmetry axis so there is no macroscopic polarization except for the SmC(Fi1)* in which the average long axis is tilted so the phase is ferrielectric. By studying a particular compound with only a SmC(Fi2)* and a SmC(alpha)* phase, we show that we recover the uniformly tilted ferroelectric SmC* when applying an electric field. We are thus led to build field-temperature phase diagrams for this class of compounds by combining different experimental techniques described here.     

Slow transition of energy transport in high-temperature plasmas

A new slow transition process for energy transport in magnetically confined plasmas is reported. The slow transition is characterized by the change between two metastable transport conditions characterized by a weak and a strong electron temperature (Te) dependence of normalized heat flux. These two branches are found to merge at the critical gradient. In metastable transport, the derivative of normalized heat flux to the Te gradient, [EQUATION: SEE TEXT], is positive, while it becomes negative during the transition phase. The time for the transition increases as the normalized Te gradient is increased and exceeds the transport time scale characterized by the global energy confinement time.     

Dynamic transport characteristics of side-coupled double-quantum-impurity systems

A systematic study is performed on time-dependent dynamic transport characteristics of a side-coupled double-quantum-impurity system based on the hierarchical equations of motion. It is found that the transport current behaves like a single quantum dot when the coupling strength is low during tunneling or Coulomb coupling. For the case of only tunneling transition, the dynamic current oscillates due to the temporal coherence of the electron tunneling device. The oscillation frequency of the transport current is related to the step voltage applied by the lead, while temperature $T$, electron--electron interaction $U$ and the bandwidth $W$ have little influence. The amplitude of the current oscillation exists in positive correlation with $W$ and negative correlation with $U$. With the increase in coupling $t_{12}$ between impurities, the ground state of the system changes from a Kondo singlet of one impurity to a spin singlet of two impurities. Moreover, lowering the temperature could promote the Kondo effect to intensify the oscillation of the dynamic current. When only the Coulomb transition is coupled, it is found that the two split-off Hubbard peaks move upward and have different interference effects on the Kondo peak at the Fermi surface with the increase in $U_{12}$, from the dynamics point of view.     

Electron transfer based voltage tunable two-color quantum-well infrared photodetectors

We present a detailed investigation of the temperature T dependence of photoresponse of voltage tunable two-color quantum-well infrared photodetectors (QWIPs) that are based on the transfer of electrons between coupled QWs under an applied bias V_b. For T40 K, the peak detection wavelength switches from 7.2 μm under positive bias to 8.6 μm under large negative bias as electrons are transferred from the right QW (RQW) to the left QW (LQW). For T50 K, the short wavelength peak is not only present for both bias polarities but also increases rapidly with T while the long wavelength peak decreases rapidly with T. We investigate this temperature dependence by extracting absorption coefficient and photoconductive gain g using corrugated QWIPs with different corrugation periods. The deduced absorption spectra indicate that the LQW population first increases and then decreases with increasing negative bias for T50 K. The deduced gain spectra show that short and long wavelength gain under negative bias exhibit a strong enhancement and reduction, respectively, with T above 50 K. We show that both these temperature dependences are caused by large thermal currents from the LQWs, which are designed for long wavelength detection and, therefore, have a significantly lower activation energy than the RQWs.