用多声子迁移模型理论研究硝基甲烷的分解机理

基于多声子迁移模型理论分析了撞击诱导硝基甲烷单分子分解反应可能存在的合理的反应路径。发现：对最低三态和基态的分子选择门模式分别为407cm-1,436cm-1和482cm-1, 616cm-1时,计算得到的相同时间长度上的能量迁移参数分别为5.43×105 J/mol*K ,5.82×105 J/mol*K 和8.22×105 J/mol*K,6.43×105 J/mol*K。而理论计算CH3NO2分子从基态跃迁致最低三态所需能量为2.39×105 J/mol,最低三态分子从C-N键断裂分解为硝基和甲基所需活化能为3.69×105 J/mol;基态的CH3NO2分子从C-N键断裂生成硝基和甲基所需能量为2.24×105 J/mol。因此,能量迁移能够提供足够的能量使CH3NO2分子在基态或者在跃迁至最低三态后从C-N键断裂生成硝基和甲基。这个结论与实验报道的结论基本一致。     

凝聚态硝基甲烷分解机理的密度泛函研究

用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G（2d,2P）计算水平上对最低单态和最低三态的硝基甲烷分子进行了分子动力学计算分析,发现,硝基甲烷分子基态沿C-N键分解生成硝基和甲基反应通道上不存在过渡态,只能是在能量足够高的时候造成C-N键的断裂,键离解能为53.4kcal/mol;硝基甲烷分子在最低三态沿C-N键分解生成硝基和甲基的反应通道上,有一个活化能为87.8kcal/mol的能垒。计算得到硝基甲烷分子从基态到最低三态份分解反应发生所需要的总能量为144.58kcal/mol.这个数值与硝基甲烷材料的电子碰撞实验在193nm处的有强吸收峰的结论相符合。依据多声子迁移理论,结合硝基甲烷分子在最低三态动力学分解的可能性,可以认为在相同条件下,硝基甲烷材料在撞击条件下,分子沿C-N键分裂生成硝基和甲基的反应在最低三态分子分解的可能性较大。文章用量化计算从分子构型、频率分析和势能面扫描方面对分析结论进行了加强和确定。并且,依据多声子迁移理论对硝基甲烷分子基态键离解过程、基态到三态激发过程和最低三态活化过程中的声子迁移进行了初步分析。     

凝聚态硝基甲烷分解机理的密度泛函研究

用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(2d,2P)计算水平上对最低单态和最低三态的硝基甲烷分子进行了分子动力学计算分析,发现:基态硝基甲烷分子沿C-N键分解生成硝基和甲基反应通道上不存在过渡态,只能是在能量足够高的时候造成C-N键的断裂,键离解能为53.4kcal/mol;硝基甲烷分子在最低三态沿C-N键分解生成硝基和甲基的反应通道上,有一个活化能为87.8kcal/mol的能垒.计算得到硝基甲烷分子从基态到最低三态分解反应发生所需要的总能量为144.58kcal/mol.这个数值与硝基甲烷材料的电子碰撞实验在193nm处有强吸收峰的结论相符合.依据多声子迁移理论,结合硝基甲烷分子在最低三态动力学分解的可能性,可以认为在相同条件下,硝基甲烷材料在撞击条件下,分子沿CN键分裂生成硝基和甲基的反应在最低三态分子分解的可能性较大.文章用量化计算从分子构型、频率分析和势能面扫描方面对分析结论进行了加强和确定,并且,依据多声子迁移理论对硝基甲烷分子基态键离解过程、基态到三态激发过程和最低三态活化过程中的声子迁移进行了初步分析.     

高压下硝基甲烷分子温度的密度泛函计算

用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(2d,2P)计算水平上对硝基甲烷分子进行了结构优化、频率和热化学分析.发现:在相同温度条件下改变压强,分子熵函数产生了改变,当温度和压强条件相同时,对于不同物质熵函数的改变是相同的.以热力学理论中麦克斯韦关系为基础,通过计算等温过程中分子的熵函数对压强的变化率,用数值拟合方法得到不同压强条件下分子温度的表达式:T=T0+(1-B)[18.3858+0.5392P]V0,式中T0、V0分别表示分子系统初态的温度和体积,T、V分别表示系统在末态的温度和体积,B是体积的压缩比.在选定参数的情况下该表达式可以计算不同压强条件下CHNO含能材料的分子温度.同时,以硝基甲烷为验证,选取基本参数V0和B,计算其在C-J条件对应的爆压14GPa下,分子温度为3461K,对应爱因斯坦温度,相当于3228cm-1的能量,在实验中该能量足以激发硝基甲烷分子内振动能量重新分配过程,有可能激发C-N键的红外振动而引起单分子分解反应的发生.因此,此表达式可用于预测含能材料撞击点火过程单分子分解可能的反应通道.     

用多声子迁移模型理论研究硝基甲烷的分解机理（英文）

基于多声子迁移模型理论分析了撞击诱导硝基甲烷单分子分解反应可能存在的合理的反应路径.发现:对最低三态和基态的分子选择门模式分别为407 cm-1,436 cm-1和482 cm-1,616 cm-1时,计算得到的相同时间长度上的能量迁移参数分别为5.43×105J/mol*K,5.82×105J/mol*K和8.22×105J/mol*K,6.43×105J/mol*K.而理论计算CH3NO2分子从基态跃迁致最低三态所需能量为2.39×105J/mol,最低三态分子从C-N键断裂分解为硝基和甲基所需活化能为3.69×105J/mol;基态的CH3NO2分子从CN键断裂生成硝基和甲基所需能量为2.24×105J/mol.因此,能量迁移能够提供足够的能量使CH3NO2分子在基态或者在跃迁至最低三态后从C-N键断裂生成硝基和甲基.这个结论与实验报道的结论基本一致.     

单次冲击压缩下液态硝基甲烷的拉曼光谱

在单次冲击压缩实验中,运用高敏度瞬态拉曼光谱技术观测了液态硝基甲烷分子的拉曼光谱. 将该拉曼测量技术与二级轻气炮的实验平台结合起来,获得硝基甲烷分子振动模式的高压动态行为. 硝基甲烷被12 GPa压力冲击时的拉曼光谱可清晰探测,其拉曼振动峰仅仅发生了峰位蓝移和峰宽展宽的变化,未显示出化学变化产生的迹象.     

高压下液态硝基甲烷的分子动力学模拟

 对高压下液态硝基甲烷的性质进行经典和基于第一性原理计算的Car-Parrinello分子动力学（CPMD）模拟。利用经典势的分子动力学（MD）模拟研究了高压压缩状态下液态硝基甲烷的结构和热力学性质,得到了高达14.2 GPa压力下的理论Hugoniot数据。对于一些热力学函数,如总能和粒子速度,经典势模拟给出了很好的总趋势,基本特征和实验观测一致。但是在给定的密度下,经典模拟预言的Hugoniot压力偏高。在几个选定的密度下,进行了CPMD模拟,得到了二体相关函数、速度自相关函数、振动光谱和其它的热力学性质,并与经典模拟结果进行了比较。对二体相关函数的分析表明经典势的短程部分的刚性可能太强,从而导致了比实验值高的理论压力值。对于某些二体相关函数,CPMD模拟和经典模拟结果差别很大,可以归结为量子效应。当压力增高时,量子模拟得到的振动光谱向高频部分移动的现象与实验观测相符合。     

含硝基烷基的一些CHNO多硝基化合物的C-NO2键离解能计算——应用于撞击感度

用密度泛函方法,在B3LYP/6-31G*水平对五个含硝基烷基的硝基芳香族炸药分子和四个含硝基烷基的苯酸酯炸药分子进行了几何结构全优化、能量和频率计算.并分别对这两类炸药分子苯环上的C-NO2和烷基上的C-NO2键离解能进行了同等水平的计算.结果表明,这两类分子中的最弱键均是烷基上的C-NO2键.进一步分析实验撞击感度与分子中最弱键离解能量的关系.结果表明,最弱键离解能BDE是表征炸药撞击感度的重要指针,但不是唯一指针.除了BDE,炸药的撞击感度可能还受其它因素或反应途径的影响.     

硝基甲烷振动能量弛豫的集体模型

用分子动力学方法结合Dlott等人提出的"门槛模"理论研究集体相互作用下硝基甲烷振动能量弛豫过程.其中振动冷却过程与实验符合的很好.在振动激发过程的分子动力学模拟中观测到与实验一致的基频频移现象.用分子动力学方法从微观上详细地描述出分子"门槛模"振动激发过程.研究表明,在高温高压作用下,集体作用效应对多原子振动激发具有不可忽视的作用,能量传递过程中除了基频的作用外,强烈的非线性相互作用引起的振动模泛频也携带有大量的振动能,这些泛频也对分子振动能量传递产生重要影响.     

1,4-萘醌的太赫兹,远红外及低频拉曼光谱研究

本文对1,4-萘醌进行了太赫兹时域光谱,远红外吸收光谱及低频拉曼散射谱的测试研究。1,4-萘醌的太赫兹吸收光谱与远红外谱仪测得的光谱取得了在1.75 THz(58.3 cm-1)/1.63 THz(54.3 cm-1)等处吸收峰位基本相同、两者相互佐证和补充的结果。将太赫兹和远红外吸收谱与低频拉曼散射谱进行比较,表明两种选择机制不同的光谱在1.04,1.72和4.59 THz等处的峰位基本重合,结合群论的不可约表示理论分析,表明该样品在低频波段具有拉曼活性和红外活性的振动属性(A1、B1或B2)。采用Gaussi-an03软件的密度泛函理论B3LYP函数和6-311基组模拟单分子红外与拉曼光谱,结合实验分析,对部分分子基团或原子振转模式给与了指认。     

二元混合工质的氧化分解机理研究

基于量子化学密度泛函理论对低全球变暖潜值工质R152a与R600a进行了氧化分解机理研究. 通过对它们的主要起始反应路径分析及能量变化情况计算,结果表明：R152a与R600a热分解的起始反应可以分为工质自身热分解和与氧气碰撞分解两类,其中工质自身热分解的反应能垒比工质与氧气反应的能垒高,并且R600a比R152a更容易发生氧化分解;在二者混合后的起始反应阶段,R600a更容易先发生分解,而链式反应中R152a与自由基的反应更占优势;两种工质与自由基的反应大部分为放热反应,可以向反应体系提供热量,促进链式反应的进行. 相关结果可为新型混合工质的氧化分解机理研究提供参考.     

A2B模型的受迫振动模式研究

求解了三原子分子构架系统,即A2B动力学模型的受迫振动方程组,运用Maple程序分析了它的算例的振动图像,提出了A2B模型的受迫振动模式.     

Correlation Between Energy Transfer Rate and Atomization Energy of Some Trinitro Aromatic Explosive Molecules

运用密度泛函理论的b3p86/6-31G (d,p)方法计算三硝基芳香族分子苦味酸、TBN、TNT、TATNB、2,4,6-三硝基-间甲酚、2,4,6-三硝基-苯甲醛、2,4,6-三硝基-苯甲醛肟和2,4,6-三硝基-o-三苯酚的红外振动频率以及它们的原子化能. 计算并讨论了这些炸药分子的能量迁移率与原子化能的相关性,发现能量迁移率与原子化能有较好的线性相关性. 在具有十分相近结构和相近分子量的炸药分子之间,这种相关性要更好一些.     

Sensitivity investigation of the different direction vibrations of a SNOM probe

In this article, we analyze the sensitivity of lateral, axial, and torsional vibration of a scanning near-field optical microscope (SNOM) probe. An exact solution for the title problem is obtained using the theory of beam and torsional vibrations. Sensitivities are obtained for a wide range of the intervening physical parameters. This paper discusses the relationship between the sensitivity of a SNOM probe and its geometry. The analysis is presented for a probe in three different cases lateral vibration, axial vibration, and torsional vibration, for a fixed-free configuration. To derive the mathematical relation between the probe and sample (by utilizing springs and damping to simulate different environments) through the process of theory analysis for different environments. Thus a universal touchless SNOM probe sensitivity controller is developed for appropriate control and adjustment of the probe sensitivity suitable under different environments. Such controller helps the SNOM probe achieve the nanoscale resolution through proper control and adjustment probe sensitivity in accordance to changes to different environments and reduce the chance of being damaged during the scan, which in the end further advances the sample inspection technique.     

Study on the Langevin piezoelectric ceramic ultrasonic transducer of longitudinal-flexural composite vibrational mode

In this paper, the Langevin longitudinal-flexural composite mode piezoelectric ultrasonic transducer is studied. This type of transducers consists of slender metal rods and longitudinally polarized piezoelectric ceramic rings. The resonance frequency equations for the longitudinal and flexural vibrations in the transducer are derived. By correcting the length of the metal slender rods, the simultaneous resonance of the longitudinal and flexural vibrations in the transducer is acquired. The experimental results show that the measured resonance frequencies of the transducers are in good agreement with the computed ones, and the measured resonance frequencies of the longitudinal and the flexural vibrations in the composite transducers are also in good agreement with each other.