丙烯腈双自由基终止过程态密度变化的研究

本文采用密度泛函理论对丙烯腈单体自由基(CH3)2(CN)C-CH2-(CN)CH两种终止反应过程中各原子态密度变化进行研究.用B3LYP/6-31G(d)基组对反应物、偶合中间体、过渡态和产物的结构进行优化,计算了各物种的红外频率和各原子的态密度.研究结果表明,偶合中间体a和歧化产物P的化学稳定性较好,丙烯腈单体自由基R和过渡态TS的化学稳定性比较差;各驻点物种的HOMO、LUMO轨道基本是相同原子贡献,且C、N原子贡献程度基本在95%左右;丙烯腈单体自由基R、过渡态TS的HOMO、LUMO相对比较独立,与前线轨道附近的其他能级（HOMO-2、HOMO-1、LUMO+1、LUMO+2）的能量差比较大.     

丙烯腈双自由基终止过程态密度变化的研究（英文）

本文采用密度泛函理论对丙烯腈单体自由基(CH3)2(CN)C-CH2-(CN)CH两种终止反应过程中各原子态密度变化进行研究.用B3LYP/6-31G(d)基组对反应物、偶合中间体、过渡态和产物的结构进行优化,计算了各物种的红外频率和各原子的态密度.研究结果表明,偶合中间体a和歧化产物P的化学稳定性较好,丙烯腈单体自由基R和过渡态TS的化学稳定性比较差;各驻点物种的HOMO、LUMO轨道基本是相同原子贡献,且C、N原子贡献程度基本在95%左右;丙烯腈单体自由基R、过渡态TS的HOMO、LUMO相对比较独立,与前线轨道附近的其他能级(HOMO-2、HOMO-1、LUMO+1、LUMO+2)的能量差比较大.     

双自由基CH燃烧反应机理的研究

应用量子理论从头算和密度泛函理论(DFT)对双自由基CH(X2Π)与O2(X3∑g-)的反应机理进行了研究.在B3PW91/6-311G**水平上优化了反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的几何构型,并计算了零点能和过渡态的虚频率.并由B3PW91/6-311G**给出了各物种的总能量.计算表明,反应物中自由基CH与O2反应主要在二重态势能面上进行,CH中的C原子可以插在O2分子中两个氧原子中间形成中间体1(2HCO2),中间体1(2HCO2)可以经过不同的反应通道形成不同的产物P1(1CO2 2H)和P2(1CO 2OH),各反应通道的反应热的计算与实验值吻合较好.     

碳纳米管的能隙特性和态密度特性

基于MATLAB语言数值模拟了碳纳米管的能隙特性和态密度特性,得出碳纳米管能隙的变化与碳纳米管的手性有关。数值模拟了碳纳米管的态密度表示,通过态密度表示与能隙对比,结果吻合的较好。结论为碳纳米管器件的制作提供参考。     

用热激电导谱确定非晶态半导体能隙态密度的研究

本文用较完整的热激电导理论分析方法,处理非晶态半导体的热激电导谱,获得a-Si:H薄膜和a-Si:H/a-SiN_x:H超晶格中能隙上半部缺陷态密度的分布。其结果与用Fritzsche的理论分析方法获得的态密度分布一致。进一步比较了两种处理方法的主要特点,讨论了它们的特征参量,最大热发射能级E_m与准费密能级E_q之间的关系。结果证明,a-Si:H热激电导的分析应用弱复合情况处理,热激载流子的再俘获不能忽略。表明Gu等人的理论分析进一步改进了对非晶态半导体热激电导谱的处理。 关键词：     

基于密度泛函理论的单层氢化石墨烯特性分析

本文采用密度泛函理论的第一性原理方法,研究了不同尺寸H-graphene的稳定性、HOMO-LU-MO能隙以及电子激发态.研究结果表明,对于C_(16)H_(10)、C_(30)H_(14)、C_(48)H_(18)、C_(70)H_(22)、C_(96)H_(26)、C_(126)H_(30)计算的比结合能,C_(126)H_(30)相比C_(16)H_(10)的比结合能增长23.9%,且比结合能随着H-graphene尺寸扩大而增加,意味着稳定性不断提高.通过对HOMO-LUMO能隙分析发现,在较小尺寸的H-graphene中,由于量子效应起主要作用,因此出现了较大的HOMO-LUMO能隙,且随着H-graphene团簇尺寸的增加,能隙逐渐缩小可以看出,对于无限大的H-graphene团簇中,HOMO-LUMO能隙无限趋近于零(相当于零带隙),其电子性质与纯石墨烯相似.通过分析C_(16)H_(10)、C_(30)H_(14)、C_(48)H_(18)、C_(70)H_(22)激发态以及了吸收光谱,发现随着尺寸的扩大,吸收光谱发生红移,为石墨烯在电子器件领域的应用提供理论基础.     

非线形CS2 分子单重态和三重态的密度泛函理论

应用密度泛函理论 (DFT)的B3LYP和B3PW91两种方法 ,在 6 3 11+G 和aug cc pVTZ基组水平上 ,分别优化了CS2 可能存在的非线形单重态和三重态构型 ,在全局势能面上共发现 3个单重态 (电子态 1 A1 )和 5个三重态 (电子态分别为 3A2 、3B2 和 3B2 )的非线形CS2 异构体 ,正则振动频率分析证明所得到构型均是位能面上的极小 .计算所得CS2 异构体的相对能量顺序为 4t3B2 相似文献   

氧分子和苯酚自由基反应机理的理论研究

用密度泛函理论B3LYP方法对氧分子和苯酚自由基反应机理进行了研究.在B3LYP/6-31G(d,p)水平上优化得到了反应路径上的反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型和谐振频率;并在B3LYP/6-311 G(2df,2pd)水平上进行了单点能计算.计算结果表明,苯酚是O2同苯酚自由基Ⅰ反应的主要产物,苯酚过氧自由基Ⅴ和Ⅵ是此反应的次要产物.苯酚过氧自由基Ⅴ的主要后继反应中,环化形成[3.2.1]双环氧桥自由基Ⅶ是主要的反应路径,Ⅶ可以进一步开环反应,形成环裂解产物1,2和1,4二醛.     

多粒子多空穴能态密度的谐振子模型计算

在严格考虑了泡利不相容原理的前提下,导出了任意单粒子哈密顿量下多粒子多空穴态的能态密度的一般性精确公式;并应用半经典的Thomas-Fermi近似,计算了三维线性谐振子下的能态密度;计算了g_1p至g_10p,g_1h至g_7h以及g_1p－1h至g_6p－6h能态密度;讨论了泡利不相容的影响,与微子模型中通用的等间隔模型的能态密度进行了比较.由计算结果看出,激子模型中通用的等间隔单粒子能级密度模式在由核子诱发的核反应中,是一很好的近似.     

轴对称谐振子势下形变核的能态密度

在严格考虑泡利不相容原理的前提下,我们导出了任意单粒子哈密顿量的多粒子、多空穴能态密度的精确的、一般的公式.在半经典的Thomas-Fermi近似下,对于轴对称的谐振子,我们得出了一个计算形变核的能态密度的完全的解析表达式.由此,我们计算了g_1p1h,g_1p2h,g_2p1h和g_2p2h能态密度以及与此相应的能态密度的累计数N_1p1h,N_1p2h,N_2p1h和N_2p2h.并与三维球线性谐振子势的计算结果作了比较.结果表明,在中重核中,形变参数对能态密度的影响是很重要的.     

丙烯腈单体自由基反应及光谱分析的研究

采用密度泛函理论对以偶氮二异丁腈为引发剂形成的丙烯腈单体自由基(CH₃)₂(CN)C—CH₂—(CN)CH的终止方式反应机理进行研究。先用B3LYP/6-31G(d)基组对反应物、偶合中间体、过渡态、歧化产物的几何构型进行优化,并计算了各物种经过零点能校正后的总能量,红外频率和电子结构,同时对过渡态结构进行了验证。研究结果表明,反应物先通过自由基的偶合终止方式形成偶合中间体a,再由此经过氢迁移、裂解等机理得到歧化终止产物P[p₁(CH₃)₂(CN)CCHCHCN+p₂(CH₃)₂(CN)C—CH₂—CH₂CN]。双自由基发生偶合和歧化终止反应分别形成偶合中间体a和歧化终止产物P均为放热反应,且偶合产物有着更低的能量。反应过程的速控步骤a→TS→P在常温下的速率常数表示为k(298.15 K)=2.71×10-59。歧化终止反应随着反应温度的升高易于进行,歧化产物所占的比例也增加。通过对反应过程各物种红外谱图的分析,说明自由基在整个终止反应的化学变化,同时分析了HOMO-LUMO电子密度分布的信息,验证丙烯腈双自由基偶合终止方式和各物种结构的准确性。     

2-巯基-5-甲基苯并咪唑振动光谱的密度泛函理论研究

本文选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-311++G(d, p)水平下,优化了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的结构,优化结果表明,2-巯基-5-甲苯并咪唑分子是一个近平面结构.通过频率计算,获得了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的拉曼光谱,并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比,实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的,表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的.结合VEDA4软件对2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认.此外,分析并讨论了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)前线轨道,HOMO和LUMO轨道能级差为4.51 eV,电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势.采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory, TDDFT)对2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的激发态进行了计算分析,计算结果表明乙醇溶剂中2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)理论计算的吸收波长为226 nm, 288 nm.对研究2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子的性质,提供了理论...     

2-巯基-5-硝基苯并咪唑振动光谱的密度泛函理论研究

选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-31++g(d,p)（C,H,N,S）水平下,优化了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）的结构,优化结果表明,2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子是一个近平面结构。通过频率计算,获得了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）的拉曼光谱,并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比,200～800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比,有一定程度的蓝移,800～1 800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比,发生了一定的红移。对实验和理论计算光谱主要振动峰进行线性回归拟合,相关系数r=0.998,标准偏差14.98。实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的,表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的。结合VEDA4软件对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认。此外,分析并讨论了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）前线轨道及HOMO,LUMO轨道的组成,HOMO和LUMO轨道能级差为3.31 eV,电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势。HOMO轨道中S原子的贡献是52.53%,LUMO轨道中硝基N和O原子的贡献分别为23.03%,19.97%和19.36%。采用含时密度泛函理论（time dependent density functional theory,TDDFT）对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）的激发态进行了计算分析,计算结果表明甲醇溶剂中2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子（MNBMZ）理论计算的吸收波长为213,281和437 nm;实验获得的吸收波长223,272和353 nm。对研究2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的性质,提供了理论基础。     

Au_nCu(n=1～3)二元合金小团簇结构和稳定性的密度泛函研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP在SDD基组水平上对Au_nCu(n=1～3)二元合金小团簇各种可能的构型进行几何优化,预测了各团簇的稳定结构.并对基态结构进行了研究,计算了平均结合能、最高占据轨道能级和最低空轨道能级以及两者间的能隙.结果表明掺杂Cu原子后使得Au_nCu(n=1～3)团簇的化学性质更稳定.     

AunCu ( n =1-3)二元合金小团簇结构和稳定性的密度泛函研究

采用密度泛函理论(DFT) B3LYP 在SDD基组水平上对AunCu(n =1-3)二元合金小团簇各种可能的构型进行几何优化,预测了各团簇的稳定结构. 并对基态结构进行了研究,计算了平均结合能、最高占据轨道能级和最低空轨道能级以及两者间的能隙.结果表明掺杂Cu原子后使得AunCu(n =1-3)团簇的化学性质更稳定.     

扑尔敏分子的密度泛函理论研究

马来酸氯苯那敏（chlorpheniramine maleate,CPM）,化学名为2-[对-氯-α-（二甲氨基）乙基丁苯基], 又名扑尔敏,分子式C20H23ClN2O4,本文采用密度泛函理论（density functional theory,DFT）,在M06-2X/6-311+g(d,p)水平上对扑尔敏分子的两种可能的结构进行了优化,优化结果显示分子基态结构具有C1对称性,分子由50个原子组成,共有144个简正自由度,所有的简正振动模式均具有拉曼活性。计算结果表明,吡啶环和苯环所在平面的二面角是92.1°,丁烯二酸和苯环所在平面的二面角是-174.5°。O40-H41和H41-N25键长分别为0.103nm、0.162nm,O40-H41-N25键角为175.29°,采用多功能波函数Multiwfn软件处理结果表明用于表征氢键强度的CVB指数（CVB指数越负,通常氢键越强。）为-0.2268,结果表明O40-H41-N25原子之间存在氢键,马来酸通过羧基上的氢原子和氯苯那敏吡啶环上的N原子通过氢键作用相结合;通过频率计算,获得了扑尔敏分子的拉曼光谱,并利用势能函数分布（PED）对拉曼光谱进行了指认,对谱图信息比较丰富的200-1800cm-1波段进行了分析归属;此外分析并讨论了扑尔敏分子的前线轨道,扑尔敏分子的最高占据轨道HOMO和最低未占据分子轨道LUMO轨道能量分别为-7.95ev、-1.05ev,能级差为6.90ev。为扑尔敏分子的光谱测定和电子结构分析提供了理论基础。     

Density of states and the problem of Sm valence

Density of states for Sm metal has been calculated in DFT/GGA approximation using the same treatment for f and s-d bands. It is concluded that the 4f electrons of Sm must be considered as valence electrons, not shallow core states. Therefore the 4f-5d transition cannot change the valence of Sm, which may be characterized (if necessary) by the sum of all electrons in the s-d-f valence bands. The possibility of alternative interpretation of UPS spectra of Sm adsorbed films is illustrated by calculations of DOS (density of states) for oxygen-contaminated Sm crystal.     

Modelling the energy gap in transition metal/aluminium bilayers

We present an application of the generalised proximity effect theory. The theory has been used to determine the energy gap (Δ_g) in proximised transition metal/aluminium bilayer structures such as Nb/Al, Ta/Al, V/Al and Mo/Al. These bilayers have different film thicknesses ranging from 5 to 260 nm. For the cases of Nb/Al, Ta/Al and V/Al bilayers, the interface parameters γ and γ_BN (here we define γ as the ratio of the products of normal state resistivity and coherence length in each film of the bilayer while γ_BN is the ratio of the boundary resistance between films 1 and 2 to the product of the resistivity and coherence length in the second film), which were used as input parameters to the model, were inferred experimentally from an existing bilayer of each kind and then suitably modified for different film thicknesses. This experimental assessment is therefore based on a comparison of measurements of the critical temperature and the energy gap at 300 mK with the predictions from the model for various values of γ, γ_BN. The energy gap of the bilayer was experimentally determined by using symmetrical superconducting tunnel junctions (STJs) of the form S–Al–AlO_x–Al–S, where each electrode corresponds to a proximised bilayer. However for the case of Mo/Al bilayers the interface parameters were determined theoretically since currently no STJ data for this configuration are available. The results for the Nb/Al, Ta/Al and V/Al bilayers have also then been compared to experimentally determined energy gaps found for a series of STJs with different film thicknesses. The correspondence between experiment and theory is very good.     

两种常用合成抗氧化剂的拉曼光谱研究

随着社会的不断进步,食品工业得到快速发展,随之食品安全问题也层出不穷。由于合成抗氧化剂价格较低且对食品有较好的防腐保鲜作用,常被一些食品生产商过量添加在食品中,严重危及人们身心健康。因而,对于食品中合成抗氧化剂的检测研究是十分必要的。丁基羟基茴香醚(BHA)和叔丁基对苯二酚(TBHQ)是两种常见的合成抗氧化剂。实验上, 利用共聚焦显微拉曼光谱仪分别对BHA和TBHQ进行拉曼光谱检测,获得样品的拉曼散射谱。理论上,应用密度泛函理论DFT(B3LYP)的三参数混合方法及6-31G(d, p)基组对其进行空间结构优化并计算其拉曼光谱,给出了光谱强度图。将理论结果与实验结果进行对比发现,在50～4 000 cm-1范围内BHA及TBHQ分子拉曼特征明显且拉曼活性较强,其振动频率在实验上和理论上显示出较好的一致性。另外,给出了BHA和TBHQ分子的红外活性、拉曼活性以及各频率谱线对应的振动模式归属。结果表明,BHA和TBHQ分子的拉曼频移表征物质的特征结构,可以作为鉴定和识别的检测依据。该研究报道了抗氧化剂BHA和TBHQ的拉曼光谱,并对其理论机制进行分析,为拉曼光谱技术应用于食品添加剂研究领域提供了理论和实验依据。