超分子液晶

一、超分子化学与液晶简介近年来,超分子化学成为化学科学中分子设计领域的一个中心课题。超分子化学可定义为“分子之上的化学”,即超越分子的化学,它与分子化学的区别在于,分子化学主要研究原子之间通过共价键(或离子键)形成的分子实体的结构与功能,而超分子化学则研究两个或     

官能团对分子器件电输运特性的影响

以4,4′-二巯基联苯分子为研究对象,利用第一性原理计算方法和非平衡格林函数理论,研究了官能团氨基和硝基对分子的电子结构以及分子结电输运性质的影响. 计算结果表明,在分子的不同位置添加同一类官能团氨基会使分子的电子结构发生变化,从而影响分子结的电输运性质. 而在分子的同一位置添加不同类型的官能团氨基和硝基则对分子间的相互作用有着显著影响,会使分子发生转动,从而改变分子的几何结构和电子结构,影响分子结的电输运特性. 并且发现随着分子的转动,添加官能团硝基时分子会呈现出记忆功能. 关键词： 官能团 电子输运 分子电子学     

氮分子固体中配位环境对其分子振动的影响

研究了孤立氮分子与处于氮分子固体中氮分子之间的振动频率差异.基于α-N_2晶体结构建立了5种不同氮分子数的氮分子固体团簇模型,采用密度泛函理论计算了孤立自由氮分子及各固体模型中氮分子的振动频率,并对它们的频率进行了比较和讨论.比较发现:受集体效应的影响,处于分子固体模型中的所有氮分子的键长较孤立自由氮分子的键长更短,振动频率更高;就固体模型本身而言,分子数越多,平均振动频率越大,而且,内部氮分子的振动频率总是大于表面氮分子的振动频率,整体来说,频率大小关系为v_(内部)v_(表面)v_(孤立).讨论分析认为这种频率差异主要是由于孤立自由氮分子、固体表面和内部分子的配位关系不同引起的;表面分子存在大量配位缺陷,与其相互作用的分子相对较少,氮分子键力较弱,从而频率更低.     

新型分子器件--分子马达

分子马达是人们为了得到纳米尺度的机械部件所设计合成的一种新型复合体系,目前化学家们正采用逐渐组装即“自下而上‘的方法对其进行探索研究,以分子结构和运动特点为标准可将现有分子马达分为分子转子、分子传动装置、分子开关、分子梭、分子转门、分子棘齿等几类。文章介绍了在双键分子体系的研究中Ｋｏｕｍｕｒａ等人的开创性工作以及Ｋｅｌｌｙ等人在三叶轮分子体系的研究方面所取得的突破性进展,同时还展望了分子马达的发展     

分子间相互作用对硫醇分子膜电输运性质的影响

利用密度泛函理论和弹性散射格林函数方法,对硫醇分子膜的电学特性进行模拟.计算结果表明,由于分子间的相互作用,导致分子膜的导电能力比单分子提高2~3个数量级.分子结的导电能力随着压力增加而增加,电极距离的变化使分子与电极以及分子间的耦合增强、分子结的链内隧穿和链间隧穿几率增大,导致电流增加.     

气体分子在石墨表面的吸附与扩散特性

采用分子动力学方法模拟研究气体分子在石墨表面上的吸附和扩散特性,结果表明气体分子在石墨表面上的吸附强度跟石墨中碳原子和气体分子之间的微观作用力密切相关,不同分子在石墨表面上的吸附强度不同。气体分子在石墨表面上的吸附特性符合Langmuir等温吸附模型,压力越高吸附层内分子的密度越高。通过分子的表面扩散系数随着压力的增加而降低的现象以及特定时间内分子运动距离的正常概率分布,发现石墨表面上分子的扩散主要由分子之间的碰撞控制,趋近于体相扩散。分子在石墨表面吸附层内的密度对表面扩散系数的影响非常显著,导致吸附性强的CO_2和H_2S分子扩散系数要明显低于吸附性弱的CH_4和N_2分子.     

压力对硫醇分子膜电输运性质的影响

利用密度泛函理论和弹性散射格林函数方法,对硫醇分子膜的电学特性进行了理论模拟,计算结果表明,分子结的导电能力随着压力增加而增加,对单分子构成的分子结来说,电流的增加主要是由于电极距离的变化导致单个分子与电极的耦合增强,对于由多个分子构成的分子膜来说,由于外加压力的变化,导致分子结的链内隧穿和链间隧穿几率增大,从而导致导...     

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。     

基于Rotaxane类分子的稳定、重复、可反复擦写的纳米信息存储

Rotaxane类分子在溶液中可以发生可逆的分子构型改变,并随之引起分子电导特性的转变,在纳米电子器件和分子存储器件中具有潜在的应用前景.但是还不能确定这类分子在固体薄膜中是否具有类似于在溶液中的结构与电导转变,需要对Rotaxane类分子固态薄膜进行深入的结构和特性研究.文章作者在一类Rotaxane分子H1和H2的固态薄膜上获得了纳米尺度的电导转变和稳定、重复的、近于单分子尺度的纳米级存储;同时,成功地在H2分子薄膜上实现了信息记录点的可反复擦写.另外,在单个分子和亚分子的水平上直接观察到了Rotaxane分子在外电场诱导下分子结构的可逆变化以及随之发生的相应电导特性的可逆转变, 证实了Rotaxane分子在固态薄膜中的可逆结构和电导转变.     

芳香分子的发光

芳香分子具有属于整个分子的π电子,它决定了芳香分子一般都具有很强的荧光。研究芳香分子的π电子光谱是量子化学的专门课题。常见的理论方法有;Hückel分子轨道理论,Platt环自由电子轨道模型和PPP近似。芳香分子的发光特性决定于分子的结构,例如,分子的刚性、平面性、取代基及其空间特性等等。芳香分子处于蒸汽和单晶状态或溶解在溶剂和固溶体(例如塑料)中,必然发生分子之间的相互作用和能量传递。分子之间的能量传递有多种方式,例如辐射传递、扩散控制过程、激子扩散、共振传递、交换传递和激光的形成与分解等等。     

极性分子的激光冷却及囚禁技术

分子由于其不同于原子的特殊性质,在原子、分子和光物理研究中有其独特的地位.冷分子研究已经开展了二三十年,取得了很多重大的进展.但是以斯塔克减速器为代表的传统冷却方案遇到瓶颈,很难进一步提高分子的相空间密度.将原子中成熟的激光冷却技术拓展到极性分子中是本领域近年来的重大突破,使得冷却和囚禁分子的范围得以大大扩展,分子的相空间密度也得以提高.本文对国内外激光冷却极性分子的最新成果进行综述,并以BaF分子为例介绍激光冷却极性分子的相关理论和技术,包括分子能级结构分析及精密光谱测量,采用缓冲气体冷却进行态制备和预冷却,以及通过冷分子束研究激光与BaF分子间的相互作用.这些为后续开展激光冷却与囚禁实验研究奠定了基础,也为开展其他新的分子冷却实验提供了参考.     

分子束及其在激光光谱学中的应用

原子束和分子束[1]广泛地应用于研究气体中分子的速度分布,原子之间与分子之间的相互作用截面,原子与分子在固体表面的反射和衍射现象,以及与原子和分子的激发和电离有关的问题. 在光谱学中,分子束是一种借以避免碰撞和消除多普勒加宽,从而获得高分辨率的传统方法.但是由于常规光源的低强度和分子束的低密度,使分子束在光谱学中的应用受到了限制.六十年代产生了激光器,特别是后来发展了调频激光器,激光的高光谱亮度使分子束光谱学又获得了新的动力.本文就分子束及其在激光光谱学中的应用作一简短的评述. 一、分子束技术 虽然分子束技术根据…     

从随机到取向--分子转动动力学的超快调控

分子取向物理是研究如何操控分子空间排列方向以及如何制备具有特定方向的分子。近十多年来,分子取向物理学取得巨大进展,人们通过各种技术对分子取向物理进行研究,使人们对分子取向的认识达到一个全新的高度。文章首先介绍了分子的量子态及其分布,转动量子态选择方法和分子的转动动力学,然后概述通过制备和调控转动态的相干布居来控制分子取向的方法。实验和理论表明,分子的不同转动态在相同激光条件作用下产生的转动波包不一样,从而导致分子的准直和取向程度随时间演化完全不一样。通过选择合适的转动量子态能够很好地提高分子取向程度。取向分子作为相互作用靶,为原子分子动力学、精密测量物理、立体化学反应和表面碰撞过程等提供了更加丰富多彩的研究内容。     

光缔合制备超冷铯分子的温度测量

利用光缔合超冷Cs原子形成超冷Cs2分子,采用多光子电离方法对超冷Cs2分子进行探测,对分子扩散过程中分子密度随时间的演化进行测量,获得了超冷Cs2分子的弛豫曲线.基于一个简单的模型即原子、分子样品的初始分布是位置和速度的高斯函数,通过理论模拟获得了超冷原子、分子样品的温度,测得的原子温度与释放-再俘获方法获得的结果相符合,这种方法避免了通过探测微弱分子荧光来获得分子温度的弊端,可广泛应用于超冷原子、分子样品的温度测量.     

超声分子成像进展

超声分子成像在超声医学成像的基础上,利用靶向超声造影剂为分子探针,以可视化和定量获取活体组织细胞的分子信息为目标的影像术。它不用进行手术活检,不仅可以给出病灶的空间信息,而且能确定它的性质,进行针对性的治疗和对疗效进行评估。本文对现有的核医学分子成像,磁共振分子成像,光学分子成像和光声分子成像技术作了简单介绍,着重讨论了超声分子成像技术和应用的进展。     

做功与内能变化的关系

1 几种误解 物质是由分子组成的,分子在不停地运动,所以分子有动能.分子之间有分子力.所以,分子有势能.温度是物体内大量分子平均动能的标志.分子势能的变化,可由物体的体积及形状变化表现出来.物体的内能的绝对值无法测定,也没有意义.物体内能的变化则是可以量度的.     

噻吩低聚物分子器件电输运特性的理论研究

利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论,对不同噻吩低聚物分子的电输运性质进行理论研究．结果显示,由于分子几何结构对称性的不同使得末端基团跟金电极的连接方式不同,导致了分子与电极间耦合常数以及分子轨道的扩展性不同．出现了同系列的噻吩低聚物分子中较长的分子比较短的分子导电性更好的反常现象.     

嘧啶与苯环对分子器件伏一安特性影响的差异研究

利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论,对四苯分子和二嘧啶二苯分子电输运性质进行理论研究.结果显示,四苯分子比二嘧啶二苯分子具有更好的电输运能力,二嘧啶二苯分子显示出较好的整流特性.四苯分子较好的电输运性能力源于其部分分子轨道同时与两电极均有较好耦合,而二嘧啶二苯分子中,由于结构的不对称,使得对导电起主要贡献的分子轨道都局域于体系的一端.     

扫描隧道显微镜诱导单分子发光热荧光现象的全量子理论

使用量子主方程方法从理论上研究了STM诱导分子电致发光现象,并特别考虑了分子和量子化等离激元相互作用对于单分子光学性质的影响. 分子-等离激元相互作用大大增加了分子的自发辐射速率和分子发光的的强度,而且当分子自发辐射速率和振动弛豫速率可比拟的时候,将会出现热荧光现象.     

分子动力学模拟研究方解石表面润湿性反转机理

利用分子动力学模拟技术从分子尺度探究方解石表面润湿性反转机理.首先,研究方解石表面润湿性反转过程;而后,从原油分子-方解石表面与原油分子-原油分子/水分子相互作用两个方面系统揭示方解石表面润湿性反转机理.结果:(1)水分子能够驱离方解石表面弱吸附的非极性分子造成润湿性的改变,但不能驱离强吸附的极性分子使润湿性反转难以实现;(2)原油分子极性越强与方解石表面相互作用越强,极性分子与方解石表面之间主要为静电力,非极性分子与方解石表面之间主要为范德华力;(3)原油分子极性越相近分子之间的相互作用越强,分子极性相差越大分子之间的相互作用越弱.非极性分子之间主要是范德华力,极性分子之间主要是静电力;(4)原油分子在方解石表面和水分子的共同作用下形成乙酸-吡啶-水-甲苯-己烷的稳定吸附序列.本研究为靶向提高采收率技术的设计与应用提供理论基础.