三重自旋极化,磷光和分子动力学

在1.6°K温度下,当芳香族分子三重态的零场(Zf)子能级之间的自旋-晶格弛豫被冻结时,处于最低三重态的两个未配对自旋取向(根据光学检测双共振方法确定)已被用做一种等效自旋标志,它可以确定许多静态和动态分子的性质。在以后的应用中,双共振实验得到在S_1→T_1非辐射(ISC)过程中产生的振动态之对称性,而不是这个过程的机理。在两个三重态,T和T_1(最低三重态)低于S_1的情况下,这些方法不能     

甲醇分子(CH3OH)光谱性质的理论计算

研究了气相甲醇分子(CH3OH)基态和激发态性质。在对不同方法基组所得计算结果和实验结果进行比较之后,选用MP2(full)/6-311++G(2d,2p)理论方法进行计算,得到甲醇分子(CH3OH)基态和三重激发态的几何结构、能量以及频率信息;频率计算显示基态和三重态都为稳定构型。从三重态的结构出发,解释了三重态势能面为排斥型势能面的合理性。计算了甲醇分子单重激发态的垂直激发能,比较不同方法不同基组计算的甲醇分子单重激发态的垂直激发能,发现用TDDFT 中的b3p86方法使用6-311++G**基组的计算值和实验值符合得最好。计算得到的甲醇分子在MP2(full)/6-311++G(2d,2p)的绝热电离能和垂直电离能分别为11.18eV和11.32eV;计算得到的绝热电子亲和势与垂直电子亲和势分别为0.888eV和0.893eV。计算结果对实验研究有指导意义。     

甲醇分子(CH3OH)光谱性质的理论计算

研究了气相甲醇分子(CH3OH)基态和激发态性质。在对不同方法基组所得计算结果和实验结果进行比较之后,选用MP2(full)/6-311++G(2d,2p)理论方法进行计算,得到甲醇分子(CH3OH)基态和三重激发态的几何结构、能量以及频率信息;频率计算显示基态和三重态都为稳定构型。从三重态的结构出发,解释了三重态势能面为排斥型势能面的合理性。计算了甲醇分子单重激发态的垂直激发能,比较不同方法不同基组计算的甲醇分子单重激发态的垂直激发能,发现用TDDFT 中的b3p86方法使用6-311++G**基组的计算值和实验值符合得最好。计算得到的甲醇分子在MP2(full)/6-311++G(2d,2p)的绝热电离能和垂直电离能分别为11.18eV和11.32eV;计算得到的绝热电子亲和势与垂直电子亲和势分别为0.888eV和0.893eV。计算结果对实验研究有指导意义。     

磁场对异质界面上D-中心的影响

势阱中的类氢杂质的能级问题一直为学术界所长期关注。讨论了异质界面上中性施主D⁰和负施主离子D^-的能量随垂直于界面的磁场的变化情况,同时将磁场和势阱结合起来考虑其对类氢杂质的影响。研究发现随磁场的增大,其对D⁰基态能的影响越来越大,对其束缚能的影响逐渐变小,而对D^-中心,磁场的作用使得D^-由非束缚态转变为束缚态。计算中分别选取了两种不同的波函数,分析了这两种波函数的适用范围,利用变分的方法得到此结构中D⁰中心的基态能量和束缚能与D^-中心角动量L=-1自旋三重态的本征能量和束缚能随磁场的变化关系,找到了此三重态由非束缚态转变到束缚态对应磁场的阈值。     

平面型卟啉类衍生物吸收光谱的密度泛函计算

用于光动力疗法（PDT）中的光敏剂是一类吸收一定波长的光后达到激发三重态,然后将三重态能量转移给生物体内的氧分子使得基态氧激发为单线态氧的一类物质。目前,临床应用的光敏剂大部分是以卟啉为主的平面型分子。平面分子一般具有较大的共轭键,被光激发后系间窜跃小,三重态寿命较长,因此可以获得高产率的单线态氧。然而临床使用的这类光敏剂吸收波长位于紫外区域,照射光会对人体组织造成光损伤,因此改善临床光敏剂光毒性特征,合成具有可见光区域吸收波段的光敏剂是光动力疗法研究的重要内容之一。该研究依据密度泛函(DFT)及其含时理论(TD-DFT),对三类平面型卟啉衍生物[耳坠型卟啉(a), 三磺酸基酞菁(b), 三磺酸基酞菁合Ni(Ⅱ)(c)]的基态和激发态性质进行了严格的密度泛函计算。几何优化计算显示：分子(a)的最稳定构型中,所有原子都处于一个平面,分子直径大约是7 Å, 分子空穴达到5 Å。分子(b)所有的原子也处于同一平面,分子直径达到8 Å,但是分子空穴只有4 Å。分子(c)的最稳定构型与平面结构发生了偏离,这是由于金属Ni的四配位倾向形成变形四面体,分子的空穴变得更小。几何优化结果说明耳坠型卟啉分子大的空穴有助于其捕获更多的基态氧并进行能量传递。前线轨道能量和轨道布局计算显示：耳坠型分子(a)最高占据能量是最高的,即电子更易被激发。三类分子的最高占据轨道与最低空轨道的能级间隔分别为0.072, 0.076和0.075 a.u.,可以看出耳坠型分子(a)有最低的能级间隙。从轨道布局来看,三类分子中所有原子的p轨道参与了共轭大π键的形成,其中分子(c)中金属d轨道也参与了大π键的形成。对三类分子的吸收光谱进行了模拟,三类分子都具有卟啉特有的Soret带和Q带。(a)分子Q带位于450～900 nm,(b)分子和(c)分子的Q带位于400～800 nm, 其中(a)分子的最大吸收波段是939 nm。该研究从分子结构,轨道能量以及吸收光谱对三类卟啉类光敏剂的微观特性进行了理论计算和讨论,研究结果将为发现和开发近红外吸收的卟啉类高效光敏剂提供理论依据。     

超冷(36D5/2+6S1/2)里德伯分子的制备及其电偶极矩的测量

里德伯-基态分子由一个里德伯原子和一个基态原子组成,束缚机制是里德伯电子与基态原子的低能电子散射相互作用.理论上,通过低能电子散射Fermi赝势模型,数值计算了铯(36D_5/2+6S_1/2)里德伯-基态分子的绝热势能曲线,提取了里德伯分子的束缚能和平衡核间距等光谱参数.实验上,利用双光子光缔合技术成功制备了散射三重态(^T∑,Triplet)和散射单重态-三重态混合(^S,T∑,Mixed)形成的里德伯-基态分子,获得了里德伯分子的光缔合光谱,测量的势阱深度与理论计算结果相吻合.另外,以散射三重态为例,分析了里德伯分子的光缔合光谱在外加电场中的展宽现象,获得其平均永久电偶极矩|d|为(12.10±1.65) Debye ((4.76±0.65)ea₀),与理论计算结果保持一致.该研究为实验上制备D态里德伯-基态分子提供了可行的实验方案,对理解里德伯分子的光谱特性具有重要意义.     

磁性测量讲座 第二讲 研究磁结构的实验方法(Ⅱ)

三、核磁共振(NMR)和穆斯堡尔 效应(ME)[10-13] 核磁共振和穆斯堡尔效应都属于核技术.它们有共同的物理基础,都是研究物质中原子核处的局部电、磁场对核能级的影响.但是,核磁共振的跃迁发生在由于塞曼效应核基态劈裂而成的次能级之间,而穆斯堡尔效应是在原子核基态与激发态能级     

顺磁性物质中法拉第磁光效应及其温度特性的量子理论

在某些顺磁性物质中,包括交换作用和外磁场在内的有效场H_i可导致基态能级的分裂。在温度T高于居里点T_c范围内,基态分裂的两个能级上均可存在一定的电子几率分布,从而可导致基态双能级跃迁。根据这一理论进行的计算表明,顺磁性物质的法拉第效应存在多种温度特性。在外磁场不太大的情况下,有些物质的费尔德常数V与磁化率X的比值V/X=A(1+BT);有些物质中V/X=A(1+B/T)。计算还表明,法拉第旋转的实部θ′和虚部θ″均与有效场H_i成正比,并在非吸 关键词：     

线性分子摆动光谱Q支相对强度与电场、分子取向度的依赖关系及其应用

提出了一种测量分子取向度的新方法,即采用极性线性分子的摆动光谱Q支相对强度来测量分子的取向度。通过计算极性分子HCN-N2电子基态的C—H伸缩振动在不同电场强度下的摆动光谱,发现其摆动光谱的Q支强度随着电场强度的增大而逐渐增大,但P支与R支强度则随着电场强度的增大相应地减小,因此可以利用摆动光谱的Q支相对强度(即Q支光谱强度与P,Q,R支光谱总强度的比值)来表示电场强度的大小。同时,计算了电场强度大小与分子取向度的关系,发现分子取向度随电场强度的增大而逐渐增大。通过进一步计算,给出了分子取向度与其摆动光谱的Q支相对强度的关系,并提出采用摆动光谱的Q支相对强度实现分子取向度测量的新方法。     

CO（X1∑＋）分子静电／激光复合场取向

本文从理论上研究了复合静电场和非共振激光场对基态（X1∑＋）CO分子的取向,分别讨论了激光场与分子的绝热作用和非绝热作用．计算结果表明,对于永久偶极矩较小的基态CO（X1∑＋）分子,静电场与激光场产生的隧道对的能级耦合作用可以增强基态CO分子在复合场下的取向．在绝热情况下,即使较弱的静电场也可以获得较好的取向效果,而非绝热情况下,分子取向在激光场关闭后会周期性再现．本文还进一步研究了激光强度、电场强度和温度对取向度的影响．     

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。     

HC_(2n)O~+(n=3-6)正离子的红外光解离光谱以及理论计算研究（英文）

本文利用脉冲激光溅射-超声分子束载带离子源在气相中产生了HC_(2n)O~+(n=3～6)正离子.通过对贴附CO的络合物离子的红外光解离光谱实验获得了HC_(2n)O~+正离子在1600～3500 cm~(-1)范围内的红外光谱.通过比较实验光谱和理论模拟光谱确定了HC_(2n)O~+正离子具有端接氢和氧的直线型碳链衍生物结构,基态为三重态,单重态比三重基态能量高10～15 kcal/mol.成键分析表明HC_(2n)O~+中的碳链具有连烯的结构特征.     

二硫化碳和乙二醛荧光的磁猝灭

双重态和三重态发射荧光的磁猝灭早已在碘分子和二氧化氮分子中观察到了。我们研究了磁场对二硫化碳和乙二醛分子的发射的影响,并第一次观察到了激发单重态发射荧光的磁猝灭。 用N_2激光器研究了磁场对CS_2分子的~1A_2(0,5,0)态发射的强度F和寿命τ的影响。磁场对τ和F/F_0(F_0和F分别是未加磁场和加了磁场的积分发射强度)的影响是相互平行的。在～13KG磁场中,τ和F/F_0大约都减少一半。这意味着磁场增强了无辐射能量传递过程。     

单分子-光子制冷泵的热力学行为(Ⅰ)

建立了一般意义上的单分子－光子泵模型,并用计算机模拟了在不同能量的光子激发下单个分子作为制冷泵时的量子跃迁过程,研究了单分子－光子泵处于基态和激发态时的热激发过程以及在发生荧光辐射时的声子参与情况,得出了基态具有较强的制冷能力的结论。基态和激发态在光吸收和发射过程中热力学效应是不同的,因此在选择反斯托克斯芝光制冷材料时,发光中心的基态能级劈裂更具重要性。     

密度泛函理论研究吲哚并咔唑同分异构体结构,芳香性和光谱性质

在B3LPY/6-31G(d, p)基组水平上,利用密度泛函理论(DFT)优化了吲哚并咔唑五种同分异构体的几何和电子结构.基于这五种同分异构体的几何结构下,其吸收和发射光谱的研究使用相同的基组水平并采用极化连续介质模型(PCM)下用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算.由于三种近似线性分子(吲哚并[2,3-a]咔唑、吲哚并[2,3-b]咔唑和吲哚并[3,2-b]咔唑)的电荷转移跃迁的振荡强度较大,这些异构体的发射光谱存在明显差异;基于吲哚并[2,3-c]咔唑和吲哚并[3,2-a]咔唑的构型特征,这两种同分异构体的发射谱具有高能量.比较计算结果表明,吲哚并[2,3-b]咔唑在这些分子中的振荡强度最大.这是因为当吲哚并咔唑的五种同分异构体的结构从基态变为激发态时,这些分子的分子轨道(MO)能级不同.由计算结果还得出,这五个分子适用于P型传输材料,并且每个分子的三个苯环均具有共轭效应.     

外电场下BN分子的结构及性质

采用QCISD方法研究了BN基态分子在不同场强条件下的稳定构型及激发态性质。分析了外电场对BN分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外谱强度以及对BN分子前10个激发态的激发能、振子强度等的影响。结果表明随着正向电场的逐渐增大, BN分子键长先减小后增大;分子总能量则先增大后减小;分子电偶极矩μ增大;费米能级和能隙均减小。谐振频率及红外谱强度均随正向电场的增大而增大。由基态到第1激发态的波长减小,激发能增大,而基态至第2－10激发态的波长增大而激发能减小。     

外电场下BN分子的结构及性质

采用QCISD方法研究了BN基态分子在不同场强条件下的稳定构型及激发态性质。分析了外电场对BN分子键长、总能量、能级、谐振频率和红外谱强度以及对BN分子前10个激发态的激发能、振子强度等的影响。结果表明随着正向电场的逐渐增大, BN分子键长先减小后增大;分子总能量则先增大后减小;分子电偶极矩 增大;费米能级和能隙均减小。谐振频率及红外谱强度均随正向电场的增大而增大。由基态到第1激发态的波长减小,激发能增大,而基态至第2-10激发态的波长增大而激发能减小。     

第一性原理对 阴离子团族结构及稳定性的研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, V的内层10个电子用相对论有效实势(RECP)近似, 氧原子用全电子基组6-311＋＋g(d,p), V的价电子用lanl2dz基组, 对气态 分子的几何构型, 振动频率, 垂直电子亲和势、垂直电离能和能级分布进行了理论研究. 该系列分子的基态电子态为: VO1-(3Σ), ( ), ( ), (1A1), (3A). 分子基态的几何构型为平面分子, 没有John-Teller效应或Jenner-Teller效应. 而VO41-、VO51- 分子的基态都是立体结构, 存在明显的John-Teller和Renner-Teller效应, 对称性降低, 稳定性增加. 对基态结构的垂直电离能, 电子性质和能级分布研究表明: 比 稳定, 氧原子数从3增加到5, 稳定性没有明显变化.     

第一性原理对 阴离子团族结构及稳定性的研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, V的内层10个电子用相对论有效实势(RECP)近似, 氧原子用全电子基组6-311＋＋g(d,p), V的价电子用lanl2dz基组, 对气态 分子的几何构型, 振动频率, 垂直电子亲和势、垂直电离能和能级分布进行了理论研究. 该系列分子的基态电子态为: VO1-(3Σ), ( ), ( ), (1A1), (3A). 分子基态的几何构型为平面分子, 没有John-Teller效应或Jenner-Teller效应. 而VO41-、VO51- 分子的基态都是立体结构, 存在明显的John-Teller和Renner-Teller效应, 对称性降低, 稳定性增加. 对基态结构的垂直电离能, 电子性质和能级分布研究表明: 比 稳定, 氧原子数从3增加到5, 稳定性没有明显变化.     

耦合场失谐对闭合Λ型四能级系统中电磁诱导透明和电磁诱导吸收的影响

电磁诱导透明(EIT)和电磁诱导吸收(EIA)是光与物质相互作用中表现出来的奇特的非线性效应,对其形成机理及非线性特性的研究具有重要的理论意义和巨大的潜在应用价值.构建一个闭合Λ型四能级系统包括两个基态精细结构能级和两个激发态精细结构能级,除耦合场和探测场外,还附加了两个射频场分别作用于激发态精细结构能级和基态精细结构...