内嵌富勒烯[M@C_(70)](M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca)与[Mg(H_2O)_6]~(2+)相互作用的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论方法,对内嵌多种碱金属及碱土金属原子(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca)的富勒烯C70与水合Mg(II)离子之间的相互作用进行了理论研究.首先对各原子(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca)嵌入C70后的形成能进行了讨论,之后计算了[M@C70]各体系与[Mg(H_2O)6]2~+的相互作用能,并采用自然键轨道理论(NBO)研究了电荷转移的情况,最后进行了电子密度拓扑分析.结果表明,内嵌原子半径越大,[M@C70]各体系的热力学稳定性就越高,转移至[Mg(H_2O)6]2~+的电荷也随之增加,二者之间的相互作用属于闭壳层相互作用及共价作用.     

MC20F20(M=Li,Na,Be和Mg)几何结构和电子性质的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)中的广义梯度近似(generalized gradient approximation, GGA)对MC20F20(M=Li,Na,Be和Mg)的几何结构和电子性质进行了计算研究.几何结构研发现:随着内掺原子序数的增加,金属原子M对C20F20中的C-C键的影响越来越大,而对C-F键的影响甚微.掺杂能计算表明:MC20F20的掺杂能均为负值,需要在一定的实验条件下才能被合成.内掺碱金属和碱土金属分别产生了两类截然不同的能隙和磁性.其中,内掺碱金属的能隙非常小,且带有1μB的净磁矩,表现出磁性;而内掺碱土金属的能隙比C60的能隙还大,净自旋为0,表现出非磁性.     

密度泛函理论计算内掺富勒烯M@C60H60(M=Li、Na)的几何结构和电子性质

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,简称GGA),对M@C_(60)H_(60) (M=Li、Na)几何结构和电子性质进行计算研究.发现M原子的平衡位置处在偏心位置处,并且稳定的存在于一个围绕中心的球体内;掺杂能计算表明:M@C_(60)H_(60)需要在一定的实验条件下才能被合成出来;电子性质分析表明:M原子掺入到C_(60)H_(60)中,对费米能级附近有一定贡献,并产生了1 μB的净磁矩.     

NH3与MH(M=Li,Na)反应机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究了NH3与MH(M=Li,Na)的放氢反应机理,在6-311G(2d,2p)基组水平上对反应物、中间体、过渡态及产物进行了全几何参数优化,频率分析和内禀反应坐标(IRC)计算证实了中间体和过渡态的正确性和相互连接关系。计算结果表明,NH3与MH(M=Li,Na)的反应均为单通道的氢取代反应,反应生成LiNH2(NaNH2)与H2。     

(XB2)2(X=Al, Be, Na, Mg)团簇结构与性质的密度泛函研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G·基组水平上对(XB2)2(X=Al,Be,Na, Mg)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的电子结构、振动特性、成键特性和电荷特性等进行了理论研究.结果表明,团簇的几何结构大多是平面结构,通常是B-B键和B-X键共存,较少出现X-X键.团簇的稳定结构中通常是几个呈负电性的B原子形成一个负电中心,而其他B原子和X原子处在端位,且显正电性.     

(XB2)2(X=Al, Be, Na, Mg)团簇的密度泛函研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G*基组水平上对(XB2)2(X=Al,Be,Na,Mg)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的电子结构、振动特性、成键特性和电荷特性等进行了理论研究.结果表明,团簇的几何结构大多是平面结构,通常是B-B键和B-X键共存,较少出现X-X键.团簇的稳定结构中通常是几个呈负电性的B原子形成一个负电中心,而其他B原子和X原子处在端位,且显正电性.     

内嵌复合物M@C60（M=Li,Na,K,Rb,Cs）的分子力学研究

利用分子力学方法计算了碱金属内嵌复合物Ｍ＠Ｃ６０中Ｍ与Ｃ６０之间的相互作用,考察了Ｍ在Ｃ６０笼内的平衡位置。研究表明Ｌｉ和Ｎａ的平衡位置偏离Ｃ６０分子的中心,Ｋ、Ｒｂ和ＣＳ的平衡位置在Ｃ６０分子的中心。平衡位置的确定取决于色散作用和排斥作用的大小。最后,讨论了碱金属原子进入笼内的可能机制。     

金属原子(Li,Na,K,Rb,Be,Mg,Ca,Sr,Ba)与金富勒烯混合纳米团簇的研究

运用密度泛函理论,对金属原子(Li,Na,K,Rb,Be,Mg,Ca,Sr,Ba)与金富勒烯混合纳米团簇的结构和性质进行了详细研究.在研究结果中,发现了Au31Ba纳米材料,结构比金富勒烯还要稳定,又具有较高的化学活性,可以用来做优良的催化剂.     

NH3与MH（M=Li,Na）反应机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究了NH₃与MH（M=Li,Na）的放氢反应机理.在6-311G（2d.2p）基组水平上对反应物、中间体、过渡态及产物进行了全几何参数优化.频率分析和内禀反应坐标（IRC）计算证实了中间体和过渡态的正确性和相互连接关系.计算结果表明,NH₂与MH（M=Li,Na）的反应均为单通道的氢取代反应,反应生成LiNH₂（NaNH₂）与H₂.     

MC20F20（M=Li，Na，Be和Mg）几何结构和电子性质的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论（density functional theory, DFT）中的广义梯度近似（generalized gradient approximation, GGA）对MC₂₀F₂₀（M=Li,Na,Be和Mg）的几何结构和电子性质进行了计算研究.几何结构研发现：随着内掺原子序数的增加,金属原子M对C₂₀F₂₀中的C—C键的影响越来越大,而对C—F键的影响甚微.掺杂能计算表明：MC₂₀F₂₀的掺杂能均为负值,需要在一定的实验条件下才能被合成.内掺碱金属和碱土金属分别产生了两类截然不同的能隙和磁性.其中,内掺碱金属的能隙非常小,且带有1μ_B的净磁矩,表现出磁性;而内掺碱土金属的能隙比C₆₀的能隙还大,净自旋为0,表现出非磁性.关键词：富勒烯几何结构电子结构密度泛函     

化学位移的规律和本质

讨论了计算化学位移的通式及其中基值和参数的变化规律,根据确定的去屏蔽参数与基因电负性的关系式和基值的变化规律,提出核周电子密度Q_N是决定化学位移主要原因的观点.     

EPR and magnetic susceptibility studies of iron ions in ZnO-Fe2O3-SiO2-CaO-P2O5-Na2O glasses

Room temperature electron paramagnetic resonance (EPR) spectra and temperature dependent magnetic susceptibility data have been obtained on bulk x(ZnO,Fe₂O₃)(65−x)SiO₂20(CaO, P₂O₅)15Na₂O (6≤x≤21 mole%) glasses prepared by melt quenching method. EPR spectra of the glasses revealed absorptions centered at g≈2.1 and 4.3. The variations of the intensity and line width of these absorption lines with composition have been interpreted in terms of the variation in the concentration of the Fe²⁺ and Fe³⁺ ions in the glass and the interaction between the iron ions. EPR and magnetic susceptibility data of the glasses reveal that both Fe²⁺ and Fe³⁺ ions are present in the glasses, with their relative concentration being dependent on the glass composition. The studies reveal superexchange type interactions in these glasses, which are strongly dependent on their iron content.     

单轴压力下Ge2X2Te5(X=Sb,Bi)薄膜拓扑相变的第一性原理研究

随着拓扑绝缘体的发现, 材料拓扑物性的研究成为凝聚态物理研究的热点领域. 本文基于第一性原理计算, 研究了化合物Ge₂X₂Te₅ (X=Sb, Bi) 的块体结构和二维单层和双层薄膜结构的拓扑物性, 以及单双层薄膜在垂直方向单轴压力下的拓扑量子相变. 研究发现, A型原子序列排列的这两种化合物都是拓扑绝缘体, 其单层薄膜都是普通金属, 而双层薄膜都是拓扑金属, 单层和双层薄膜在单轴加压过程中都没有发生拓扑量子相变; 这两种化合物的B型原子序列的晶体是普通绝缘体, 其所对应的薄膜, Ge₂Sb₂Te₅单层是普通金属, 双层薄膜和Ge₂Bi₂Te₅的单层和双层薄膜均为普通绝缘体, 但是在单轴加压过程中B 型原子序列所对应的单层和双层薄膜都转变为拓扑金属.     

HArF和HNO二聚体相互作用氢键的理论研究

用二阶微扰理论结合6-311+G**、6-311++G**和6-311++G(2d,2p)基组对氢键相互作用二聚体HNO···HArF进行研究．在MP2/6-311+G**、MP2/6-311++G**和MP2/6-311++G(2d,2p)水平上，利用标准方法和均衡校正方法对二聚体进行了几何优化、振动频率和相互作用能的计算．对于相互作用能采用G2MP2方法计算．计算结果表明存在两种稳定的二聚体HNO···HArF结构，在这两种结构中，Dimer I(H···F)比Dimer II(H···O)更加稳定．通过振动频率的计算表明，在Dimer I(H···F)中存在N-H···F蓝移氢键，在DimerII(H···O)中存在Ar-H···O红移氢键，并对蓝移氢键加以确认．利用电子密度拓扑学分析和自然键轨道分析对于氢键红移和蓝移进行了合理解释．     

Magnetostriction of Si-doped YIG at low temperatures

The magnetostriction of Fe²⁺ ions introduced by Si⁴⁺ in YIG, has been measured at low temperatures by means of strain gauges. It is substantially larger at 77°K than at 4°K. This is explained by electron migration at elevated temperatures, leading to a decrease in perturbing potential of the Si ions by a factor two. Research sponsored by the Joint Services Electronics Program through the Air Force Office of Scientific Reserch under Contract F 44620-71-C-0067.     

Electron transport through molecular wire: effect of isomery

We report the electronic transport property of molecular wires by an ab inito molecular orbital theory on the basis of the first-principle density functional theory (DFT) and the non-equilibrium Green's function (NEGF) formalism. The wires consist of three kinds of isomer molecules (pyrimidine, pyrazine and pyridazine, shown in the first figure) which are attached to the atomic scale gold electrodes. Our calculation reveal: (1) the relative position of the double nitrogen atoms in the molecular rings can significantly affect the transport behavior due to change in the electronic structure of the molecule and (2) the conductance of pyrazine exhibits an ohmic character on a large range.