Theoretical Studies on Electronic Structures and Spectroscopy of Fluorescent Arylamino Fumaronitrile

设计了一系列发荧光的芳胺氰化物, 并用密度泛函方法在B3LYP/6-31G*水平上进行几何构型优化．在优化构型基础上,分别用INDO/CIS、AM1、CIS-ZINDO TD和B3LYP/6-31G*方法计算了芳胺氰化物的电子光谱、红外光谱、荧光光谱及核磁共振碳谱．结果表明,与母体相比,由于萘环较大的立体效应使氰化物的能隙变宽,荧光光谱及电子光谱的主要吸收峰发生蓝移．而由于电子被分散到萘环上,氰化物的主要红外频率发生红移．相反,羟基的存在改善了分子的对称性,扩展了共轭体系,使能隙变窄,荧光光谱及电子光谱的主要吸收峰发生红移．同时由于羟基的供电效应,C-H伸缩振动发生蓝移．     

C42+分子的T(○)e系统的Jahn-Teller效应与各向异性现象

依据Jahn-Teller效应理论与量子理论,利用群论和对称性分析的方法探讨了具有Td对称性构型的C42+分子的T(○)e系统的Jahn-Teller效应与各向异性问题.构建了T(○)e系统的电声耦合哈密顿量,借助么正平移变换求出了系统的基态与激发态及其能量.结果发现,由于电声耦合作用的缘故,系统发生了Jahn-Teller畸变,畸变导致在系统的势能面上形成了3个具有D2d对称性的势阱.无论系统处在哪一个势阱中,系统原初三重简并的能级都将分裂为两条能级.畸变还导致C42+分子从Td对称性降低到D2d对称性,同时C42+分子的振动频率发生分解,而频率的分解致使C42+分子的各向同性遭到破坏而呈现出各向异性.     

具有D4h对称性构型的C42+分子的Jahn-Teller效应与能级分裂

依据量子理论与配位场理论,利用群论和对称性分析的方法探讨了C42+分子在具有D4h对称性构型时,E(b1g+b2g)系统的Jahn-Teller效应中的相关问题.研究了C42+分子的电子态与声子态的对称性及其活跃声子态,讨论了系统声子间的耦合与CG系数,构建了E(b1g+b2g)系统的电声耦合哈密顿量,利用幺正平移变换将系统变换到了无声子激发的空间中,由此计算出了系统无声子激发的基态与激发态及其能级,结果表明由于系统的电声耦合作用缘故,在系统的势能面上形成了四个对称性势阱.无论系统处在哪一个势阱中,在Jahn-Teller畸变之后,系统的二重简并的能级都将发生分裂,分裂后系统电子态的简并性完全被消除.文中利用群论又进一步探讨了系统的Jahn-Teller畸变方向及其基态对称性,发现系统将沿着D4h→D2h方向发生畸变.畸变后C24+分子的基态具有D2h群下的B1u对称性.     

C77N+异构体的稳定性和电子光谱研究

用INDO系列方法对C78(C2V)的等电子体C77N+的所有21种可能异构体进行系统的理论研究.研究结果表明,最稳定异构体是由C78(C2V)沿Y方向椭球短轴所穿过的C(78)-C(73)键上的原子C(78)被N+取代所形成,椭球长轴附近的原子被取代所形成的异构体能量较低,取代位置附近易成为进一步反应的中心.用INDO/SCI方法计算了C77N+电子光谱,表明其吸收峰与C78(C2V)相比发生红移,对特征吸收峰进行了理论指认,讨论吸收峰红移的原因.     

桥基取代2,7’-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉类化合物的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31G(d)水平上对2,7′-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉(2,7′-Ethq_2)及其6种桥基取代物的几何结构进行了全优化,探讨了取代基对分子的结构、电荷转移、前线分子轨道能级、能隙等方面的影响.采用含时的密度泛函理论(TD-DFT)研究各分子的气相及液相中的电子光谱,分析光谱的变化规律.结果表明,取代基的电子效应和立体效应对取代物的电子结构和电子光谱有重要影响,取代基重新调整了2,7′-Ethq_2的原子电荷布居,改变了前线分子轨道能隙,导致吸收光谱发生变化.氨基和氰基对2,7′-Ethq_2影响较为显著,吸收波长红移较大.此外溶剂的极性对其电子光谱也有影响,随溶剂极性的增大,硝基取代物的最大吸收波长发生明显的红移,其它取代物的最大吸收波长均发生较小的蓝移.     

基于第一性原理研究聚对苯二甲酸乙二酯的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论的第一性原理方法来研究聚对苯二甲酸乙二酯(PET)分子的电子结构和光学特性,结果表明:PET分子的轨道贡献主要是由O原子的2p轨道和C原子的2p轨道组成,而由能带结构计算得到的能隙比实验值要偏小;对于最高占据轨道,电荷密度主要分布在苯环两侧;而对于最低未占据轨道,最高的电荷密度主要分布在苯环上。由吸收光谱的吸收边得出的能隙与计算能带结构得到的结果一致,并解释了介电函数峰的形成和其它光谱特性的联系。     

C2+4的几何构型和Jahn-Teller效应

用从头计算法GCISD/6-311G*得到了C2+4分子的10种不同的几何构型,基中包括Cs,C∞v,C2v,D2h,D∞h,D4h,D2d,C3v等不同的构型.计算表明C2+4的Td构型不能稳定存在,详细讲座了Td构型的Jahn-Teller效应.讨论结果显示它们的各种畸变方式都符合群的分解原理,从而证明了C2+4分子的Td构型的Jahn-Teller效应非常明显.D4构型也存在Jahn-Teller效应.     

基于第一性原理的霍山石斛中有效成分石斛酚的机理分析

使用Materials Studio软件中的量子化学模块CASTEP以及DMol3对石斛酚分子进行电子结构及光学性质的研究,得到了一些有意义的计算结果:导带和价带主要来源于C原子2p轨道和O原子2p轨道的杂化.其机理分析为:(1)由能带结构计算得到的能隙4.10(eV)比实验值4.13(eV)要偏小;(2)通过吸收光谱的吸收边计算得出的能隙为3.63(eV),比计算能带结构得到的结果要小;(3)吸收光谱主要集中在低能区,跃迁峰主要发生在0.15-0.25(Ha)能量区间,吸收的位置主要为苯环上的C原子及与之相连的O原子.通过解析光合作用相关的石斛酚分子精细结构,并结合功能实验,透析石斛酚的物理机理,从而有助于探寻霍山石斛光合作用的过程及机理.     

分子轨道法计算三苯二恶嗪类分子的电子光谱

采用改进的半经验分子轨道法 (PPP SCF MO)计算了 15种三苯二恶嗪类染料分子的电子结构和电子光谱 ,计算得到的最大吸收峰波长与实验值较好的一致 ,计算得到的荧光跃迁能 ΔEfl 与荧光峰波数νfl 存在如下关系 :νfl =11 6 837ΔEfl+3 34 85 (k·cm- 1 ) ,r=0 95 47,并讨论了电子结构与光谱性能的关系。     

C42+分子的T  e系统的Jahn-Teller效应与各向异性现象

依据Jahn-Teller效应理论与量子理论,利用群论和对称性分析的方法探讨了具有Td对称性构型的C42+分子的T  e 系统的Jahn-Teller效应与各向异性问题。构建了T  e系统的电声耦合哈密顿量,借助么正平移变换求出了系统的基态与激发态及其能量。结果发现,由于电声耦合作用的缘故,系统发生了Jahn-Teller畸变,畸变导致在系统的势能面上形成了3个具有D2d对称性的势阱。无论系统处在哪一个势阱中,系统原初三重简并的能级都将分裂为两条能级。畸变还导致C42+分子从Td对称性降低到D2d对称性,同时C42+分子的振动频率发生分解,而频率的分解致使C42+分子的各向同性遭到破坏而呈现出各向异性。     

Transport coefficients of quasicrystals

The transport coefficients for the nine point groups —which represent the symmetry groups of the quasicrystals in two and three dimensions—have been evaluated and tabulated in this work, employing group-theoretical methods.     

C_（60k~2）π－能谱的群论解析计算

本文推导出正二十面体（Ｉ＿ｈ）对称的同系碳簇Ｃ＿（６０ｋ￣２）π－轨道的群约化通式;在紧束缚（Ｈｕｃｋｅｌ）方案下,应用Ｌａｎｃｚｏｓ三对用比方法,对每一类不可约表示仅需造出一个基函数作为起始态,便可使６０ｋ￣２×６０ｋ￣２久期方程达到理想的方块化,系统地求出了Ｃ＿（６０）—Ｃ＿（２１６０）（ｋ＝１—６）按不可约表示分类的方块本证多项式和能级的解析形式（但五次以上代数方程只能求数值报）。文中叙述本方法的梗概,示范Ｃ＿（６０）,Ｃ＿（２４０）及Ｃ＿（５４０）的计算结果。     

Even-odd-dependent optical transitions of zigzag monolayer black phosphorus nanoribbons

We analytically study the electronic structure and optical properties of zigzag-edged phosphorene nanoribbons(ZPNRs) using the tight-binding Hamiltonian and Kubo formula. By directly solving the discrete Schrodinger equation, we obtain the energy spectra and wavefunctions for N-ZPNR(where N is the number of transverse zigzag atomic chains) and classify the eigenstates according to the lattice symmetry. Then, we obtain the optical transition selection rule of ZPNRs on the basis of symmetry analysis and analytical expressions of optical transition matrix elements. Under incident light that is linearly polarized along the ribbon, we determine that the optical transition selection rule for N-ZPNR with even-or odd-N is qualitatively different. Specifically, for even-N ZPNRs, the inter-(intra-) band selection rule is ?n =odd(even) because the parity of the wavefunction corresponding to the n-th subband in the conduction(valence) band is(-1)~n[(-1)~((n+1))] owing to the presence of C(2x) symmetry. However, the optical transitions between any subbands are possible owing to the absence of C(2x) symmetry. Our results provide a further understanding on the electronic states and optical properties of ZPNRs, which are useful for explaining the optical experiment data on ZPNR samples.     

Overrun phenomenon and neutron yield in Coulomb explosion of deuterated alkane clusters driven by intense laser field

By using a simplified Coulomb explosion model, the laser-driven Coulomb explosion processes of three deuterated alkane clusters, i.e., deuterated methane(CD_4)_N, ethane(C_2D_6)_N and propane(C_3D_8)_N clusters are simulated numerically.The overrun phenomenon that the deuterons overtake the carbon ions inside the expanding clusters, as well as the dependence of the energetic deuterons and fusion neutron yield on cluster size, is discussed in detail. Researches show that the average kinetic energy of deuterons and neutron yield generated in the Coulomb explosion of(C_2D_6)_N cluster are higher than those of(CD_4)_N cluster with the same size, in qualitative agreement with the reported conclusions from the experiments of(C2 H6)_N and(CH4)_N clusters. It is indicated that(C_2D_6)_N clusters are superior to(CD_4)_N clusters as a target for the laser-induced nuclear fusion reaction to achieve a higher neutron yield. In addition, by comparing the relevant data of(C_3D_8)_N cluster with those of(C_2D_6)_N cluster with the same size, it is theoretically concluded that(C_3D_8)_N clusters with a larger competitive parameter might be a potential candidate for improving neutron generation. This will provide a theoretical basis for target selection in developing experimental schemes on laser-driven nuclear fusion in the future.     

金属锡表面吸附氢同位素的量子力学计算

根据原子分子反应静力学与群论,确定了H2、D2和T2的基电子状态为1∑+g(D∞v),SnH、SnD和SnT的基电子状态为2∑+( C∞v).应用基函数SDD**和6-311G**,密度泛函B3P86方法,计算了氢同位素分子及其锡化物的结构、能量E、定容热容Cv和熵S.H2 (D2, T2) ,SnH(D , T)和SnH2(D2, T2)的基电子状态分别为1∑+g(D∞h ),2∑+(C∞v)和3B1(C2v).H2、D2和T2的离解能为4.591 8 eV,SnH(D, T)分子的离解能为2.714 7 eV,SnH2(D2, T2)分子的离解能为4.833 9 eV.用总能量中的电子和振动能量近似代表SnHn、SnDn和SnTn(n=1,2)分子处于固态时的能量,用总熵中的电子和振动熵近似代表SnH、 SnD和SnT分子处于固态时的熵,从而计算了锡与H2、D2和T2反应过程的△Hf°,△Sf°,△Gf°和平衡压力, 并导出他们与温度的函数关系.X     

具有D4h对称性构型的C2+4分子的Jahn-Teller效应与能级分裂

依据量子理论与配位场理论,利用群论和对称性分析的方法探讨了C²⁺₄分子在具有D_4h对称性构型时,E×(b_1g+b_2g)系统的Jahn-Teller效应中的相关问题.研究了C²⁺₄分子的电子态与声子态的对称性及其活跃声子态,讨论了系统声子间的耦合与CG系数,构建了E×(b_1g+b_{2g 关键词： 2+4分子')" href="#">C²⁺4分子 对称性 能级分裂 Jahn-Teller畸变}     

用杂化CIS-DFT方法研究外电场对乙烯激发态的影响

采用杂化CIS-DFT方法研究了外电场对乙烯分子基态和激发态性质的影响,结果表明外电场对分子几何结构,总能量,偶极矩,极化率,振子强度和激发能有显著影响.CIS-DFT的优点在于能确定外场下分子的对称性,给出正确的激发顺序以及分子轨道的电子组态,由此导出乙烯分子的激发态,结果与实验一致.首次研究了乙烯分子的外电场效应.与其他从头算方法相比,杂化CIS-DFT方法计算精确和效率相对较高,可用于研究大分子体系.     

双掺杂La0.67+1.33xSr0.33-1.33xMn1-xMgxO3体系的磁性和输运行为

用标准的固相反应法制备了双掺杂La0.67 1．33xSr0．33-1．33xMn1-xMgxO3(x=0．00,0．05,0．10,0．15,0．20,0．25)多晶样品,研究了它们的磁性和输运行为。对x=0．10和0．15,在温度高于Tc^cnset时出现相分离;对x=0．20和0．25,在低温区出现反铁磁行为。低掺杂样品ρ-T关系存在金属．绝缘体相变,高掺杂样品在测量温区内仅显示绝缘体行为。这些奇异现象用M-H关系、ESR曲线和拉曼光谱给予了很好的解释。