碳分子线基态特性理论研究

从第一原理出发,利用密度泛函理论B3LYP系统研究了碳分子线Cn(n＝3～10)的电子结构特性.对优化结果分析发现,由于离域效应的作用,当n为奇数时,分子线基态为单重态,反之,当n为偶数时,三重态为其稳定的基态.对其电子结构分析可得,随着n的增加,体系能量逐渐降低;同时本文确定了分子线体系最高占据轨道HOMO能量EH、最低未占据轨道LUMO能量EL与n的关系式,即EHn-2＜EHn＜EHn+2,ELn-2＞ELn＞ELn+2.因而碳分子线的费米能级会表现出特有的奇偶性.该工作将有利于准确认识分子器件的伏安特性,设计出良好性能的分子器件.     

低能O^3＋与H2碰撞电子俘获过程中靶的同位素效应研究

利用全量子的分子轨道强耦合方法，我们研究了基态的O^3＋（2s^22p^2P）与氚分子和氢分子碰撞的电荷转移过程，计算了方位角为45°，能量分别为0．1eV／u，1．0eV／u，100eV／u，500eV／u的单电子俘获的振动分辨的态选择截面及总截面．分子轨道强耦合计算中采用了自旋耦合价带理论计算的三原子分子势能面和径向耦合矩阵元，对体系的电子运动同H2（T2）或H2^＋（T2^＋）的转动和振动之间的耦合，根据能量的不同，分别采用了无限阶的冲量近似或振动冲量近似．结果发现，低能O^3＋与H2碰撞电子俘获过程中靶的同位素效应显著：对不同的同位素靶，单电子俘获的总截面以及振动分辨态选择截面的分布明显不同；入射离子能量越低，同位素效应越显著．     

外电场作用下ZnO分子的结构特性研究

本文以6-311++g(d,p)为基组, 采用密度泛函理论的B3P86方法优化得到了ZnO分子的基态稳定构型, 并计算了不同外电场(-0.05–0.05a.u.)下ZnO基态分子的稳定电子结构, 研究外电场对ZnO基态分子键长、总能量、电荷分布、能级分布、能隙及红外光谱的影响. 结果表明: 外加电场的大小和方向对分子结构和电子特性均有明显影响. 随着正向外加电场的增加, ZnO基态分子的平衡键长先减小后增加, 而分子总能量、振动频率和红外光谱的强度均先增加后减小. 分子的最高占据轨道能量E_H、最低未占据轨道能量E_L和能隙E_g始终处于减小趋势, 因而占据轨道的电子更容易被激发至空轨道. 这一结果可为ZnO分子的电致发光机理研究提供一定的理论参考. 关键词： ZnO 外电场 结构参数 激发     

芳香族化合物的斯托克斯位移

在分子发光体系中,除具有能量很低的振动能级和容易被热激发电子占据的某些分子外,在大多数情况下,分子是处于基态的零振动能级。当分子吸收了某特定能量被激发到激发态的高振动能级之后,由于不断地与邻近分子碰撞,很快地把多余的振动能转移给邻近分子,最终到达最低的振动能级。因此在电子跃迁中,分子的荧光发射通常是在电子的最低激发态零振动能级与电子基态能级之间进行。     

Ga_(2n)(n=1～4)团簇自旋极化机理的密度泛函理论研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似(GGA)下对Ga_(2n)(n=1～4)团簇进行了几何结构优化和结合能计算,并对其电子结构及成键特性进行了分析.结果表明,Ga_2,Ga_4团簇的基态都是自旋极化态,Ga_6团簇的能量局域极小的八面体结构也具有自旋极化;这些团簇的最外层分子轨道的空间分布是对称的,最外层分子轨道之间的能量相差很小,最外层分子轨道的近简并引起了自旋极化;对称性较高的团簇容易形成近简并的最外层分子轨道.     

Au-Si_(60)-Au分子结电子输运性质的理论计算

运用密度泛函理论对Si60团簇的结构进行几何优化,得到基态结构是一个直径为1.131 nm,平均键长为0.239 nm,分子最低未占据轨道与最高占据轨道能量差即能隙值为0.72 eV,具有C1点群的空心笼状结构.然后把它与两半无限的Au(100)-4×4电极相连构成Au-Si60-Au三明治结构分子结点,运用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法对其电子输运性质进行了第一性原理计算.当两电极的距离为1.74 nm时,分子结点的平衡电导为1.93G0(G0=2e2/h),然后在-2.0—2.0 V的电压范围内,计算了不同电压下的电导与电流,得到其I-V曲线成近线性关系,从分子前线轨道与透射谱分析了Si60分子的电子输运特性,讨论了电荷转移量与电导之间的关系.     

外电场作用下SiO电子结构特性研究

在得到SiO分子基态稳定构型的基础上，选用B3P86/6-311++g(d，p)方法优化得到了不同外电场(-0.03—0.03a.u.)下SiO分子基态的稳定电子结构，研究了外电场对SiO分子基态键长、能量、电荷分布、能级分布，能隙及红外光谱的影响规律.结果表明，分子结构与电场呈现强烈的依赖关系，且对电场的方向依赖呈现出不对称性.同时在正向外电场逐渐增大的过程中，SiO分子能隙始终处于减小趋势，占据轨道的电子易于激发至空轨道，因而为研究材料的电致发光机理奠定了一定的理论基础.     

外场作用下蒽分子的激发特性研究

蒽(anthracene)具有良好的热稳定性以及较高的荧光量子产率的优点, 是最早用于研究有机发光器件(organic light-emitting device, OLED)的材料之一. 在本文中, 主要利用量子化学方法研究了不同外电场对蒽分子激发特性的影响规律. 首先采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)在6-311G(d, p)基组水平上对蒽分子基态结构进行优化, 基于稳定基态结构, 利用含时密度泛函(time-dependent density functional theory, TDDFT)以及同一基组水平, 计算出蒽分子的前十个激发态的激发能、跃迁偶极矩、振子强度和紫外吸收光谱等数据. 然后以密度泛函B3P86方法优化出的不同外电场下蒽分子基态结构为基础, 使用TDDFT方法研究了不同外电场对蒽分子前线轨道能级和激发特性的影响规律. 结果显示, 无场时蒽分子在紫外区域234.50 nm处有一个较强的吸收峰, 对应基态电子跃迁至第5激发态吸收光子波长; 在外电场作用下, 蒽分子电子由基态跃迁到激发态的各项光谱参数均有显著变化, 加场后蒽分子的吸收光谱发生了红移, 由紫外波段移向了紫外–可见光波段, 与实验值相符合. 分子前线轨道的计算结果也表明蒽分子的最高占据轨道(highest occupied molecular orbital, HOMO)和最低未占据轨道(lowest unoccupied molecular orbital, LUMO)能量差值在不同电场下存在差异. 关键词： 蒽 外电场 激发特性     

用ab initio方法计算NaLi分子基态（X^1∑^＋）的势能函数及光谱常数

运用原子分子群表示方法，首先确定NaLi分子的电子基态（X^1∑^＋）．然后选用6—311＋＋G（3df，2pd）基组优化计算得到NaLi分子基态（X^1∑^＋）的平衡结构和离解能，采用电子相关QCISD（T）方法结合6—311＋＋G（3df，2pd）基组对NaLi分子基态进行单点能扫描计算．最后用单点扫描计算值结合优化计算所得参数去拟合Murrell—Sorbie函数，得到了NaLi分子基态的势能函数．用该势能函数计算的光谱常数与实验结果符合得很好，表明拟合确定的势能函数能精确地描述基态NaLi分子的结构和性质．     

0^3＋与H2碰撞中解离电子俘获过程的全量子计算

利用全量子的分子轨道强耦舍方法。我们研究了基态的O^3（2s^22p^2P）与氢分子碰撞的解南电荷转移过程．分子轨道强耦合计算中采用了自旋耦合价带理论计算的三原子分子势能面和径向耦合矩阵元．对氢分子的自身转动，我们采用无限阶的冲量近似方法，在入射离子能量为0．1 eV／u到500 eV／u的能量区间。我们得到了非解离碰撞过程的振动态选择单电子俘获截面和解离碰撞过程的单电子俘获微分截面，发现解离碰撞截面大约占非解离过程的10％．这表明在实际的应用中。必须包含解离俘获过程的贡献．     

自由基CH（X^2П，α^4∑^-）的光谱数据从头算研究

用分子轨道从头算方法，对CH自由基的基态（X^2П）和低激发态（α^4∑^-）的光谱数据进行了计算。计算结果表明，在基态CH（X^2П）时。在QCISD（T）／6-311G＋＋（3df．3pd）水平上．计算所得的键长R=0.1120981nm，偶极矩μ=1．5891 Debye，υ=2845．43cm^-1均与实验值相吻合，在B3PW91／6-311G＋＋（3df，3pd）理论水平上，计算的基态能量为-38．496143Hartree。误差仅为0．22％；对低激发态CH（α^4∑^-），使用含时的密度泛函方法（TDDPT）和大基组6—311＋＋G（3df，3pd）计算所得的R=0．1094nm，垂直跃迁能量为0．926eV，均与实验结果有较好的吻合。     

YnN(n=2-12)团簇的结构与性质研究

在密度泛函理论框架下，用广义梯度近似（GGA）的方法研究YnN（n=2-12）团簇的电子结构，系统计算了它们的基态束缚能Be（eV）、最高占据轨道（HOMO）与最低未占据轨道（LUMO）之间的能隙、二阶能量差分 (au)、离解能 (au)、团簇的总磁矩Mt（ ），最近邻N原子的Y原子所带的局域电荷QY（C）和磁矩MY（ ）、掺杂原子N所带的局域电荷QN（C）和磁矩MN（ ）。研究表明，Y6N、Y8N、Y10N的基态具有较高稳定性；对于YnN（n=2-12）的所有团簇，电荷总是由Y原子转移到N原子，YnN（n=2-12）团簇中Y—N表现为离子键的性质；当n=3，4，5，9，10，11，12时，团簇的磁矩为零，团簇的磁性消失，当n=2，6，7，8时，团簇具有磁性，其中n=6时，团簇的磁性最强。     

YnN(n=2-12)团簇的结构与性质研究

在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似（GGA）的方法研究YnN（n=2-12）团簇的电子结构,系统计算了它们的基态束缚能Be（eV）、最高占据轨道（HOMO）与最低未占据轨道（LUMO）之间的能隙、二阶能量差分 (au)、离解能 (au)、团簇的总磁矩Mt（ ）,最近邻N原子的Y原子所带的局域电荷QY（C）和磁矩MY（ ）、掺杂原子N所带的局域电荷QN（C）和磁矩MN（ ）。研究表明,Y6N、Y8N、Y10N的基态具有较高稳定性;对于YnN（n=2-12）的所有团簇,电荷总是由Y原子转移到N原子,YnN（n=2-12）团簇中Y—N表现为离子键的性质;当n=3,4,5,9,10,11,12时,团簇的磁矩为零,团簇的磁性消失,当n=2,6,7,8时,团簇具有磁性,其中n=6时,团簇的磁性最强。     

HgTe小团簇几何结构与电子性质的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论的第一性原理方法，在广义梯度近似（GGA）下，计算了团簇（HgTe）n（n=1—8）的基态几何结构、最高占据轨道和最低未占据轨道的能隙、结合能等，比较了团簇（HgTe）n和（CdSe）。基态结构，能隙与结合能随尺寸变化关系的差异等．     

Li_nC团簇的结构稳定性与振动光谱

基于光学材料中锂元素的含量对物质稳定性及光学性质的影响,利用Gaussian 03程序包,采用密度泛函理论中的B3LYP方法,在6-31G(d)水平上对光学材料LinC(n=1~9)团簇进行了结构稳定性及振动光谱的研究.结果表明:当n3时团簇的结构为三维立体结构,碳原子被俘获在锂原子笼内.除了Li2C外,其它团簇的体系基态都处于低电子态,当n为偶数时为单重态,n为奇数时为双重态.在团簇稳定性上,明显的奇偶振荡效应出现在能量的二阶差分和最高占据轨道与最低空轨道的能隙中.对于LinC,n为偶数的团簇比相邻的奇数团簇更稳定.碎片能量分析表明最有可能的团簇生长路径是在Lin-1C团簇上结合一个锂原子成为LinC团簇.LinC团簇的光谱落在指纹区域.随着锂原子数的增加,振动频率减小.当锂原子数为偶数时,基态结构的频率差是最小的,当锂原子数为奇数时,基态结构的频率差却是最大的.     

碳掺杂硼氮纳米管电子场发射的第一性原理研究

对闭口硼氮纳米管（BNNT）顶层掺碳体系,运用第一性原理研究了电子场发射性能.结果表明,掺碳的BNNT体系电子结构变化显著;外电场愈强,体系态密度向低能端移动幅度愈大,且最高占据分子轨道（HOMO）/最低未占据分子轨道（LUMO）能隙愈小.体系态密度和局域态密度,HOMO和LUMO及其能隙分析一致表明,各种碳掺杂体系中C_eqBNNT的场发射性能最佳. 关键词： 硼氮纳米管 碳掺杂 第一性原理     

SF_6分子最高占据轨道对称性的判断

量化计算是理论研究分子的重要手段,对于具有高对称群的分子,采用子群计算是常用的方法.分子的电子态或分子轨道等的对称性在子群的表示中会出现重迭,从而不能从子群的结果直接给出电子态或分子轨道对称性的归属.本文以如何判断SF6基态1 A_(1g)的电子组态中最高占据轨道的对称性为例来解决这个问题.针对某些文献中的SF6基态1 A1g的电子组态中,最高占据轨道对称性是T_(1g)却写成T_(2g)的问题,采用Molpro量化计算软件,对SF6基态的平衡结构,进行了HF/6-311G*计算,得到了能量三重简并的最高占据轨道的函数表达式,进而运用O_h群的对称操作作用在三个轨道函数上,得到各操作的矩阵表示,于是得到特征标,最后确定了最高占据轨道为T_(1g)对称性.     

苝四甲酸二酐薄膜电子结构的同步辐射共振光电子能谱研究

利用基于同步辐射的近边X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)和共振光电子谱(RPES)研究了苝四甲酸二酐分子(PTCDA)薄膜的电子结构.碳K边NEXAFS谱中能量小于290 eV的四个峰对应于PTCDA分子不同化学环境碳原子1s电子到未占据分子轨道的共振跃迁.RPES谱中观察到共振光电子发射和共振俄歇电子发射导致的共振峰结构,以及二次谐波激发的碳1s信号.根据电子动能对入射光能量的依赖性分别对三类峰结构进行了归属.同时,发现PTCDA分子轨道共振光电子峰的强度具有光子能量依赖性.这种能量选择性共振增强效应是由于PTCDA分子轨道空间分布差异导致的.共振俄歇峰主要源于高结合能(4.1 eV)分子轨道能级电子参与的退激发过程.明确RPES实验谱图中各个峰结构的起源有助于准确利用基于RPES的芯能级空穴时钟谱技术定量估算有机分子/电极异质界面处电子从分子未占据轨道到电极导带的超快转移时间.     

一维分子晶体系统的极化子-孤子压缩态、系统基态性质和量子涨落

基于一维分子晶体系统的 Holstein 模型,采用压缩-相干态展开方法,计及电子-声子间量子关联和重整化平移修正,分析和研究电子-双声子相互作用对极化子-孤子系统基态性质和量子涨落的影响.推导了一维极化子-孤子系统的封闭形式非线性方程.应用非线性项展开方法,给出非线性方程的解析解和相关基态特性结果.研究表明,仅当电子-双声子耦合强度 g₁<0时非线性方程才有孤波解,此时声子量子涨落效应随着压缩的增加,极化子-孤子系统基态能量变得更负,孤子局域减少,孤子态更加稳定;另一方面,电子密度涨落〈Δ²n〉和声子坐标-动量的不确定量〈Δ²p〉〈Δ²q〉比无声子压缩效应的大,极化子结合能变得更负.特别是,当g₁<0时,双声子效应的量子涨落〈Δ²n〉与〈Δ²p〉〈Δ²q〉的值比单声子情况有明显增加. 关键词： 压缩-相干态展开 极化子-孤子态与量子涨落 电子-双声子相互作用 非线性薛定谔方程     

理论研究B3Sin0\- (n=15-20)团簇的几何结构、稳定性和电子特性

基于B3LYP/6-311+G(d)下的密度泛函理论和卡里普索结构预测方法,系统研究了B3Sin0\- (n=15-20)团簇的几何结构、稳定性和电子特性。结构搜索发现,三个硼原子易构成三角结构并包裹在硅团簇笼子中。并通过对比实验和理论的光电子谱,进一步确定基态结构的合理性。此外,利用平均结合能、二阶差分能、最高占据轨道和最低未占据轨道能隙研究了体系的稳定性。最后,讨论了体系电荷的分布和转移、红外和拉曼谱等电子特性。