太赫兹波段PCH7液晶分子极化率密度泛函研究

本文采用密度泛函方法计算了液晶分子PCH7在太赫兹波段的动态极化率,采用B3LYP/6-311G(d)方法对PCH7分子进行几何结构优化,在优化构型基础上,采用M06-2x/6-311++G(2d,p)方法计算了体系分子在589nm和1.5THz时的含频极化率,通过极化率密度考察了尾链、核心结构和极性取代基等不同基团对极化率数值的贡献。     

太赫兹波段PCH7液晶分子极化率密度泛函研究

本文采用密度泛函方法计算了液晶分子PCH7在太赫兹波段的动态极化率,采用B3LYP/6-311G(d)方法对PCH7分子进行几何结构优化,在优化构型基础上,采用M06-2x/6-311++G(2d,p)方法计算了体系分子在589nm和1.5THz时的含频极化率,通过极化率密度考察了尾链、核心结构和极性取代基等不同基团对极化率数值的贡献.     

太赫兹波段PCH7液晶分子极化率密度泛函研究

本文采用密度泛函方法计算了液晶分子PCH7在太赫兹波段的动态极化率,采用B3LYP/6-311G(d)方法对PCH7分子进行几何结构优化,在优化构型基础上,采用M06-2x/6-311++G(2d,p)方法计算了体系分子在589nm和1.5THz时的含频极化率,通过极化率密度考察了尾链、核心结构和极性取代基等不同基团对极化率数值的贡献。     

聚合物载体中水杨酸晶体的太赫兹极化率测定

极化率作为材料的重要微观属性,与其呈现出的多种宏观属性等紧密相关,在新型药物及功能材料的设计中扮演着关键角色.对于微观结构存在复杂分子间作用的物质体系,获取其太赫兹波段的动态极化率具有重要意义.极化率的实验测定建立在其本征介电常数的准确测定之上,太赫兹时域光谱系统凭借其相干探测属性,可直接提供太赫兹波在穿透样品后的相位...     

太赫兹液晶材料与器件研究进展

液晶是一种性能优异的可调控光电功能材料,基于液晶的太赫兹器件有着广泛的应用前景,但高性能太赫兹功能器件的研发仍处于初级阶段.本文综述了太赫兹领域液晶材料与器件的研究现状,探讨了液晶技术与太赫兹技术相结合的发展趋势.     

基于布拉格光纤的磁场调制液晶太赫兹开关

利用中空布拉格光纤结构,设计了一种新型的磁场调制液晶太赫兹开关.通过在包层中采用周期交错的高密度聚乙烯和向列相液晶E7,并施加外磁场控制液晶的取向来改变液晶的折射率,从而实现开关的功能.该设计使开关宜于与光纤耦合,损耗小且能实现单模传输.采用有限元法模拟了开关的各项参数,数值计算表明,此开关的消光比可达2634 dB. 关键词： 太赫兹开关 布拉格光纤 液晶     

太赫兹波段的L-,D-,DL-丙氨酸振动光谱研究

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)技术,对L-,D-,DL-α-丙氨酸晶体粉末进行了太赫兹光谱的室温测量。在0.3～3.0THz范围内,观察到数个吸收峰,发现其两种旋光体(L-,D-丙氨酸)与其外消旋化合物(DL-丙氨酸)在吸收峰上有较大差异。同时,运用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,对丙氨酸的3种样品进行了振动光谱的理论模拟,得到了与实验数据较为吻合的结果,指出THz波段的吸收光谱是来源于通过氢键作用产生的分子集体振动。     

对乙酰氨基酚的太赫兹时域光谱研究

太赫兹波由于其特有的透视性、安全性及光谱分辨本领高等特点,为太赫兹时域光谱技术(Terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)在物质检测、物质结构辨别、物质定性及定量分析等方面的应用奠定了基础。药品,作为预防和治疗疾病并规定有适应症或者主治功能的物质,一直跟人们的生活息息相关。但是,近年来药品由于质量问题从而危害人们身体健康的新闻屡见不鲜,迫切需要行之有效的药品检测方法的呼声越来越多。而太赫兹时域光谱技术作为一种新型的无损检测的光谱技术,逐步开始被应用到药品检测中。基于此,采用太赫兹时域光谱技术研究了对乙酰氨基酚的太赫兹特征谱。首先,采用太赫兹时域光谱技术测试了对乙酰氨基酚在0.3～4.5 THz范围的太赫兹光谱,实验获取了六个特征吸收主峰和一个肩峰,分别位于1.46, 1.88, 2.11, 2.52, 2.95, 3.48和4.27 THz;接着,采用密度泛函理论对光谱进行解析,基于气态理论的计算结果,发现实验吸收峰有分子内作用力的贡献,但由于其未能考虑分子间作用力,无法全面对实验吸收峰进行解析;进一步,采用固态密度泛函理论模拟,经过实验和理...     

太赫兹表面极化激元

作为束缚于表面或界面的电磁波与极性元激发的耦合模量子,表面极化激元是克服衍射极限的核心物理.在紫外、可见以及近红外波段,表面等离子极化激元展现出了亚波长特性,具有高分辨成像等应用,并发展成为"表面等离子极化激元亚波长光学"学科;在中红外波段,表面声子极化激元发挥着同样的作用.太赫兹波段曾是人类认识的空白区域,近三十年来得以高速发展,其战略意义重大.具有克服衍射极限能力的太赫兹表面极化激元同样是小型化与集成化太赫兹器件,以及太赫兹超高分辨成像的重要物理基础.近几年来,对以石墨烯为代表的二维材料的研究突飞猛进,诞生了"石墨烯表面等离子极化激元亚波长光学"这门学科,并贡献于太赫兹领域.本文对可在太赫兹波段工作的人工超构材料、掺杂半导体、二维电子气、二维材料、拓扑绝缘体等结构材料的表面极化激元进行了较为全面的总结与介绍,为研制克服衍射极限的太赫兹集成光子学器件提供可资借鉴的物理基础.     

盐酸莱克多巴胺的太赫兹光谱研究

应用太赫兹时域光谱技术获取了盐酸莱克多巴胺在0.2～2.2 THz波段的光谱特征,并计算获得了盐酸菜克多巴胺在室温下的折射率谱和吸收谱.采用密度泛函理论对莱克多巴胺分子的结构和振动频率进行了模拟.根据理论计算和实验光谱的对比,采用Gatissian View3.09软件对莱克多巴胺分子的THz特征吸收峰进行了分析指认....     

Simulation study on terahertz vibrational absorption in liquid crystal compounds

The terahertz (THz) spectrum absorptions of nematic liquid crystal (LC) material, i.e. N-(p-methoxybenzylidene)-p-butylaniline (MBBA), and its relevant compounds are simulated in this paper by using the density functional theory (DFT) method. A strong absorptive frequency is located at 3.65 THz for the MBBA, which is in agreement with experimental data found in the literature. The result suggests that the DFT method is effective for dealing with the anisotropic nematic LC compounds.     

On the performance of density functional schemes for computing the static dipole polarizability of 4d transition-metal monohalides

This article presents the static dipole polarizabilities of 4d transition-metal monohalides in the framework of density functional theory. The behavior of a large number of density functionals, including various types of the local spin density approximation (LSDA), the generalized gradient approximation (GGA), meta GGA (MGGA), hybrid GGA (HGGA), and hybrid meta GGA (HMGGA), has been assessed in polarizability calculations. The highly accurate CCSD(T) methodology is used to benchmark a variety of functionals. Our results indicate that there is a large variation in performance of the various functionals of each type in the calculation of the dipole polarizability. It turned out that, in the LSDA class, SVWN5 gives better results than SVWN3 for the reference values. Of the GGA methods, BP86 and BPW91 give the best results for our data set, followed by G96LYP. The TPSS functional is the best method of the MGGA class, followed by the VSXC and BB95 functionals. Moreover, the B98 and mPW1PW91 functionals are the best methods of the HGGA lineage, predicting the most accurate static dipole polarizabilities. Finally, TPSS1KCIS and PBE1KCIS are the best methods of the HMGGA functionals for that purpose. In general, it was found that the HGGA and HMGGA functionals provide the best performance.     

组氨酸和精氨酸的太赫兹光谱研究

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)测试和理论模拟相结合的方法，研究了组氨酸和精氨酸在THz波段的光谱特性.THz-TDS测试的有效光谱范围为0.2—2.8 THz，在该波段得到样品的特征吸收峰分别位于0.88，1.64，2.23 THz(组氨酸)和0.99，1.47，2.60 THz(精氨酸)；运用Gaussian03半经验理论PM3和AM1算法，计算了两种分子在0.1—10.0 THz波段的振动吸收谱，结果表明它们在该波段均具有多个特征吸收，其中在0.2—2.8 THz波段的吸收峰位与实验吸收峰位相互对应并且符合较好；给出了与光谱特征吸收对应的分子振转模型，为认识分子对THz波的响应机制提供了帮助，也为分子鉴别及更宽有效光谱区的实验测试研究提供了科学依据. 关键词： 太赫兹(THz) 半经验理论 THz时域光谱 氨基酸     

钨酸铅晶体中与氧空位相关的色心研究

采用基于相对论性密度泛函理论的离散变分和嵌入团簇方法计算了PbWO4晶体中与氧空位VO及其相关色心的态密度分布，并运用过渡态方法计算了其激发能.结果表明：VO的存在可以使WO42-基团的禁带宽度明显变小；PbWO4晶体中VO可以产生F+，并且F+的存在可以使晶体引起420nm的吸收，另外PbWO4晶体中VO可能不会产生F心. 关键词： PbWO4晶体 密度泛函 氧空位 态密度分布     

THz波在金属镀层空芯波导中传输的理论和实验研究

本文基于微扰法求得不同金属镀层空心圆波导中各模式的损耗系数,对金属镀层空芯波导中THz波传输损耗随金属材料、波导结构等参数的变化关系进行了数值模拟.根据数值分析结果,优化设计并拉制了内径为1.1 mm的镀银空芯波导,实验测得当THz波的频率为2.5 THz时,传输损耗为8.6 dB/m,实现了THz波短距离的有效传输. 关键词： 太赫兹波 金属空芯波导 传输损耗     

葡萄糖浓度对THz频段血液光学特性的影响

无创性血糖检测仍是糖尿病患者护理安全舒适的现实科学任务。本文研究了血糖光学特性与血糖浓度之间的相关性。用时域THz光谱研究了全血在0.3~0.5 THz频率范围内的透射谱。在注射胰岛素后的短时间内,由同一糖尿病患者产生了生物样品。得到了血液光学特性的频散特性。基于频散,给出了血糖浓度与折射率和介电常数的关系式。这项工作是复杂研究的一部分,重点是无创葡萄糖测量技术的发展。记录血糖水平与血液光学参数之间的依赖关系,使得将来可以使用反射光谱技术进行无创血糖水平检测。     

Theoretical study on the investigation of antioxidant properties of some hydroxyanthraquinones

Anthraquinones are located in an important class of natural compounds having antioxidant properties. Quantum chemical calculations based on the density functional theory were employed to study the relationship between the structure and the antioxidant activity of four hydroxyanthraquinones. The solvation effects on the antioxidant activity were taken into account by using the conductor-like polarisable continuum model with different dielectric constants (ε = 2.25, C₆H₆; ε = 78.39, H₂O). The three antioxidant action mechanisms, hydrogen atom transfer (HAT), single electron transfer-proton transfer and sequential proton loss electron transfer (SPLET) were elucidated. The reaction enthalpies related to the steps in these mechanisms were computed in gas phase and solvents. The calculated results are in line with experimental values. The results showed that HAT was the most favourable mechanism for describing the antioxidant activity of hydroxyanthraquinones in the gas phase and in benzene, whereas in aqueous solution, SPLET represented the most thermodynamically plausible reaction pathway.     

铁电液晶螺旋结构的理论近似研究

由铁电液晶（FLC）手性近晶C相下螺旋结构的理论近似计算得出FLC一个螺距内平均折射率的表达式,根据表达式可得出一个螺距内的FLC分子作为一个整体可以看成一个向列相液晶分子模型的结论.当FLC沿螺旋轴方向的厚度等于FLC螺距的整数倍时,液晶盒内垂直取向的FLC分子可看作向列相液晶模型组成的集合.ZLI-3654型FLC与5CB型向列相液晶的实验结果验证了上述结论,理论结果和实验结果一致.这一理论可为畸变螺旋FLC和垂直排列畸变螺旋FLC器件的制备以及FLC的应用提供理论指导和更深的认识. 关键词： 铁电液晶 螺距 平均折射率 向列相液晶     

N9H9链状异构体的结构与稳定性的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在6-311＋＋G**基组水平上对N9H9可能存在的链状构型进行了几何优化,得到46种稳定链状异构体。应用自然键轨道理论NBO和分子中的原子理论AIM分析了这些化合物的成键特征和相对稳定性,G3MP2方法计算了各异构体的精确能量及在298K时的生成热ΔfHө(298K),并计算了由Peter Politzer等人所介绍的相对比冲量。研究结果表明：各异构体中N原子孤对电子与N＝N形成了p→π共轭作用是影响双键相邻的N－N键长变化的主要原因,并且对异构体的稳定性起着重要作用。所有异构体中N＝N位于链端的稳定性较差,其中B9最稳定, B6稳定性最差;C5是所有异构体中生成热最大的,也是相对比冲量最大的。     

THz波段亚波长半导体球形阵列光学特性的数值模拟

利用T-matrix方法对太赫兹波段亚波长半导体球形阵列进行了数值模拟并在数值模拟结果的基础上讨论了其光学特性。在太赫兹波段可以通过掺杂等手段调节半导体的表面等离子体特性。以半导体InSb为例并采用Drude模型,对单个亚波长球及两个或多个亚波长球组成的阵列进行了数值模拟,主要以归一化消光截面为参数,讨论了不同阵元半径、不同球形单元间距、不同单元数目及入射波不同极化方向对阵列特性的影响。