Cr掺杂金红石相TiO2(110)单晶薄膜的制备、表征及光催化活性

采用脉冲激光沉积术(PLD)同质外延生长了表面原子级平整的6%(原子比)Cr 掺杂的金红石相TiO₂(110)单晶薄膜, 采用扫描隧道显微镜(STM)、扫描隧道谱(STS)、X 射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)对其进行了表征. 结果表明: Cr 掺杂对TiO₂(110)-(1×1)表面的形貌没有明显影响, 但是提高了掺杂薄膜在负偏压的导电性; Cr与晶格O键合而呈现+3价态, 由此在TiO₂的价带顶上方~0.4 eV处引入杂质能级. 紫外-可见光吸收谱显示薄膜的光吸收能力被扩展到~650 nm, 处于可见光范围. 借助STM以单个甲醇分子的光解反应检测了薄膜的光催化活性. 仅观察到紫外光照射下甲醇分子的脱氢反应, 在可见光照射下(λ>430 nm)甲醇分子没有发生反应, 表明单独的Cr掺杂可能不足以提高TiO₂在可见光下的催化活性.     

基于γ-石墨炔分子磁隧道结对称性依赖的输运性质

利用非平衡格林函数和密度泛函理论,研究不同类型γ-石墨炔分子磁隧道结(MMTJ)自旋极化输运特性的影响。磁隧道结以铁磁性的锯齿形石墨烯纳米带作电极。随着纳米带宽度变化,考虑γ-石墨炔的两种接触点,我们构造了8种有代表性的且具有不同对称性的隧道结。通过计算我们发现,对称性对磁隧道结的自旋输运起决定性作用。对于偶数碳链的锯齿形石墨烯纳米带,石墨炔的接触点位居于正中,这种结构的自旋极化输运性质远优于其它结构。比如在非常宽的偏压范围内都能达到100%的自旋极化率,且隧穿磁阻(TMR)高达3.7 × 10⁵,这表明该结构在自旋滤波器和自旋阀器件方面的应用潜力最大。与之形成对比的是,当耦合位置偏离锯齿形石墨烯纳米带的中心时,输运性质迅速变为普通电输运,相应的巨磁阻效应比最优对称结构约小4个数量级。     

含有噻唑生色团的Y-型有机分子的二阶非线性光学性质

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G*方法优化了一系列含有噻唑生色团的Y-型有机杂环分子的几何构型, 在此基础上结合有限场(FF)方法和含时密度泛函理论(TD-DFT)对分子的非线性光学(NLO)活性和电子光谱进行计算分析. 结果表明, 这些分子具有A-π-D-π-A(A: 受体, D: 给体)结构, 分子基态偶极矩、极化率和二阶NLO系数(β)随支链共轭桥的增长及生色团共轭效应的增大而增大. 同时, 该系列有机杂环分子的二阶极化率总的有效值(βtot)与其前线分子轨道能级相关, 分子的前线分子轨道能级差越小, βtot值越大.     

溶致变色法测定BMC和MMONS的分子二阶极化率

1引言分子二阶极化率是对倍频材料进行分子设计和优化筛选的重要参量，因而对它的测量也是十分重要的．用直接测量的“电场诱导二次谐波产生（EFISH）”法需要昂贵的设备，在普通实验室难以普及．近年来人们推出了简便易行的溶致变色法测定分子二阶极化率，可得出与EFISH法相平行的结果．本文采用这种方法测定了BMC（4-溴-4’-甲氧基查耳酮）和MMONS（3-甲基-4-甲氧基-4’-硝基二苯乙烯）的分子二阶极化率，并根据有关晶体二阶非线性光学数据和CNDO／S-CI方法结合微扰理论分别计算了它们的β值，得出了与溶致变色法基本一致的结果…     

正十八烷醇在HOPG上形成自组装膜的吸附特性

研究了正十八烷醇在高定向热解石墨(HOPG)上形成自组装膜的吸附特性, 正十八烷醇在室温下从溶液中吸附至HOPG上形成整齐定向排列的单层自组装膜. 通过扫描隧道显微镜(STM)、接触角测量和X射线光电子能谱(XPS)分析了正十八烷醇单层自组装膜在HOPG上的结构. 实验结果表明, 正十八烷醇自组装膜在基底上成平铺或直立形态, 由于分子在基底上覆盖程度的不同, 会导致它在基底上排列的方式有所不同.     

吲哚咔唑异构体的电子结构和光学性质

分别采用密度泛函理论(DFT)和单激发组态相互作用(CIS),在6-31G(d,p)基组水平上优化了5个吲哚咔唑分子的基态和激发态结构.在此结构的基础上,用含时密度泛函理论(TD-DFT)在相同基组水平和极化连续介质模型(PCM)下计算了模型分子的吸收和发射光谱.这几个吲哚咔唑异构体的发射光谱有明显的差别,如异构体5([3,2-b]型)有较大的振子强度,但是相对于其他异构体,其发射能量最小;异构体4([3,2-a]型)的发射能量最大;异构体2([2,3-b]型)的最大振子强度在250-450 nm范围内,与其他几个分子相比为最小.这主要是由分子的激发态几何变化和轨道能级的不同导致的.本文还考察了这类分子的一阶超极化率,结果显示5个分子极化率在同一水平,但静态第一超极化率(β0)有明显差别,异构体2的β0值最大.     

Au(111)表面Verdazyl自由基的构象转换（英文）

本文使用扫描隧道显微镜(STM)与密度泛函理论(DFT)技术,研究了1,5-二异丙基-3-(苯并[b]苯并[4,5]噻吩并[2,3-d]噻吩-2-基)-6-oxoverdazyl分子(简称B2P分子)与1,5-二异丙基-3-(苯并[b]苯并[4,5]噻吩并[2,3-d]噻吩-4-基)-6-oxoverdazyl分子(简称B4P分子)在Au(111)表面的吸附与构象转换行为。B2P分子在Au(111)表面可形成单体、二聚体、三聚体与四聚体结构,无法形成有序组装结构,且在STM图像上可观测到"P"构象与"T"构象两种构象。而对于B4P分子,当覆盖度较低时在Au(111)表面形成二聚体结构,覆盖度较高时则形成有序的组装结构,同样的,B4P分子在STM图像上也可以观测到"P"构象与"T"构象。在+2.0 V的偏压下,B2P与B4P都可以通过针尖诱导发生构象转换。结合STM图像与DFT模拟结果,确认了两种构象的差异源于分子的verdazyl自由基与Au(111)表面的夹角不同。     

长链烷烃分子吸附增强效应的STM图像理论研究

STM实验发现长链烷烃分子能够改善多种有机分子的吸附性能,本文利用CVFF力场对长链烷烃与石墨吸附体系进行了分子力学模拟,用半经验ZINDO/1,AM1方法对烷基取代酞菁和卟啉的STM形貌反差机制进行了研究。理论计算表明,长链烷烃分子与基底的吸附作用增强了分子的吸附稳定性,而烷烃分子间的二维结晶作用使取代酞菁和卟啉分子形成密排的二维有序结构。前线轨道电子密度和STM实验结果比较证明,分子核部分的电子性质和烷基部分的几何结构决定了取代酞菁和卟啉分子的STM形貌反差。     

含有咪唑生色团系列树型有机分子二阶非线性光学性质的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G*方法计算研究了系列树型含有咪唑生色团的有机分子的结构和非线性光学性质.计算结果表明:该系列分子具有A- -D- -A(A:受体,D:给体)结构,分子基态的偶极矩、极化率、二阶NLO系数( )随共轭链的增长及吸电子基的增强而增大;同时,前线轨道能级差值越小此类分子的二阶极化率总有效值( )越大.计算的吸收光谱显示此系列树型分子在低能区域247.79nm-419.87nm都有一个最强吸收,并且均是最高占据轨道与最低空轨道之间的跃迁.     

SERS结合光谱法研究正壬酸香草酰胺与人血清白蛋白的相互作用

在模拟生理条件下,以金纳米颗粒(AuNPs)作为增强基底,归属正壬酸香草酰胺分子(OC)的表面增强拉曼光谱(SERS)特征峰,确定了其在基底表面的吸附方式.通过对比与人血清白蛋白(HSA)识别前后OC分子SERS光谱的变化情况,推测OC分子通过甲氧基与HSA进行结合,在AuNPs基底上的吸附方式也由垂直吸附转为倾斜吸附...     

芳香查尔酮衍生物的合成、理论计算及三阶非线性光学性质

合成了2种新的具有潜在应用价值的非线性光学(NLO)有机材料芳香查尔酮衍生物1-(呋喃-2-基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮(1)和1-(噻吩-2-基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮(2),并对其进行了NMR、IR和HR-MS结构表征。 采用4f相位相干成像技术测定了化合物1和2的三阶NLO性质并确定了相关参数:脉冲宽度4 nm,激光波长440 nm,化合物1:非线性吸收系数β=5.5×10^-10 m/W,非线性折射系数n₂=-2.1×10^-17 m²/W,三阶非线性极化率χ⁽³⁾=1.58×10^-11 esu;化合物2:β=-2.4×10^-10 m/W,n₂=0.3×10^-17 m²/W,χ⁽³⁾=0.50×10^-11 esu;并测定了紫外光谱和DSC曲线。 采用密度泛函方法计算了化合物1和2的轨道能量和极化率,结果表明电子转移能在分子内部进行,说明比较易于极化,展示了良好的非线性光学性质。     

小尺寸金石墨纳米颗粒的合成与表征

在表面增强拉曼光谱(SERS)的研究领域中,基于局域表面等离子体共振效应的等离子体SERS基底的制备成为过去几十年的研究热点。然而,通常开发的等离子体金属基底具有较差的稳定性和重现性。对于SERS而言,石墨烯类材料具有拉曼化学增强效应,除此之外,还具有分子富集、强的稳定性与荧光猝灭能力等优点,因此基于石墨金属复合纳米材料的SERS基底受到了研究人员的重视。我们利用化学气相沉积(CVD)法制备了小尺寸的金石墨核壳纳米颗粒(Au@G),其粒径约为17 nm。我们通过在Au NP上包覆介孔二氧化硅来控制Au@G的尺寸,同时还研究了包覆二氧化硅过程中,正硅酸乙酯(TEOS)的浓度对于石墨壳层形成的影响。结果表明当TEOS在一定浓度范围内,其浓度的降低有利于得到石墨化程度高的Au@G。进一步利用Au@G对结晶紫分子进行拉曼检测,也表明了Au@G具有较好的拉曼增强效果。这种小尺寸的Au@G在分子检测与细胞成像分析领域中具有广泛的应用潜力。     

阴离子自由基TCNQ-及其铜盐CuTCNQ非线性光学性质的理论研究

采用量子化学方法计算分析了阴离子自由基TCNQ-及其铜盐CuTCNQ单体、二聚体的非线性光学(NLO)性质.结果表明,将Cu+引入TCNQ-分子,极化率值减小,Cu+的位置不同对分子NLO系数的贡献不同;二聚体分子的极化率与其结合能相关,同时分子的几何构型影响二阶NLO系数.由前线分子轨道组成得到,电子在前线分子轨道间...     

系列金化合物[X-{Au(PMe_3)}_2]的结构、电子光谱和非线性光学性质

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP和BhandHLYP方法,对6个不同金化合物[X-{Au(PMe3)}2]的几何结构、电子光谱以及极化率和三阶非线性光学(NLO)效应进行了计算分析.本文采用的计算方法和基组适合所研究的对象,并发现用PMe3代替PPh3对分子整体结构影响不大.另外,分子桥连部分的空间效应对极化率有明显影响,对三阶极化率影响却不大.关于6个分子的三阶NLO性质,由于X部分的电子性质及共轭程度不同,分子1a的三阶极化率γ值最小,分子2a的γ值最大.通过分析电子光谱和对应的分子轨道组成可知,Au在分子1a中做电子给体,而在分子2a～6a中做电子受体,表明Au在此类化合物中对NLO性质的贡献不同.     

N+离子注入聚对苯乙炔衍生物的非线性光学性能

以对甲氧基苯酚和溴代异戊烷为原料,用脱氯化氢反应制备可溶性聚[2-甲氧基-5-(3'-甲基)丁氧基]对苯乙炔(MMB-PPV),通过核磁氢谱(1HNMR)和红外光谱(FTIR)对产物分子的结构进行表征.用能量为15keV、剂量为3.8×1015～9.6×1016ions/cm2的氮正离子(N+)对MMB-PPV薄膜进行注入改性.紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)显示,注入离子在MMB-PPV薄膜内部引入杂质能级,破坏了分子的共轭结构.随着注入剂量增加,吸收边逐渐向长波方向移动,且分子激发态和基态间的光学带隙由2.12eV减小至1.81eV.用简并四波混频(DFWM)技术研究了离子注入MMB-PPV薄膜的三阶非线性光学性能.结果表明,未注入薄膜的三阶非线性极化率(χ(3))值为7.1×10-10esu,随着注入剂量的增加,χ(3)值逐渐增大,当注入剂量达到3.8×1016ions/cm2时,χ(3)值提高到9.3×10-9esu,继续增加注入剂量,χ(3)值开始下降,当注入剂量为9.6×1016ions/cm2时,χ(3)值降低到1.5×10-10esu.对离子注入MMB-PPV薄膜χ(3)值变化的机理进行了探讨.     

三环唑表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT),在B3LYP/6-31++G(d,p)(C,H,N,S)和Lanl2dz(Ag)水平上,对三环唑分子及其Ag3复合物的结构进行了优化;通过计算频率,获得了三环唑分子及其Ag_3复合物的拉曼光谱,和实验获得的表面增强拉曼光谱(SERS)进行了对比;利用势能函数分布(PED)对拉曼光谱进行了指认,通过静态极化率和自然键轨道布局分析结合SERS光谱推测了三环唑和增强基底之间的吸附方式,三环唑分子是以垂直或近垂直的方式吸附在银增强基底上.     

固态类杂芪分子一阶超极化率测定及溶剂效应

用溶致变色法研究溶剂对反式 (4 N ,N 二甲氨基 ) (4 N 甲基吡啶基 )杂芪碘 (DAPSI) ,反式 (2 N 甲基吡咯基 ) (4 N 甲基吡啶基 )杂芪碘 (MPPSI) ,反式 (2 吡咯基 ) (4 N 甲基吡啶基 )杂芪碘 (PPSI)、反式 (2 呋喃基 ) (4 N 甲基吡啶基 )杂芪碘 (FPSI)、反式 (2 噻吩基 ) (4 N 甲基吡啶基 )杂芪碘 (TPSI)和反式 (4 N 甲基吡啶基 )杂芪碘 (PSI)的分子一阶超极化率 (βxxx)的影响 ,揭示了溶剂极性 (ET(30 ) )与类杂芪染料的 βxxx值间很好的线性关系和影响规律 ,引入了溶剂化效应对待测化合物分子能级的影响与待测化合物分子间相互作用能级间存在等效能级的概念 ,从溶剂极性 (ET(30 )值 )与 βxxx值间的线性关系求出了在纯固态下类杂芪染料的 βsxxx值 ,及基态与第一激发态间跃迁能和最大吸收波长 .证明了MPPSI、PPSI、FPSI、TPSI和PSI在纯固态下的 βsxxx值与给电子取代基的富电子性间有很好的线性关系     

利用E-V传能模型研究亚稳态分子PCl(b^1∑^+)的猝灭过程

亚稳态分子猝灭机理的研究一直受到人们的极大重视。本文利用E-V传能模型对亚稳态分子PCl(b^1∑^+)的猝灭过程进行了定量处理。结果表明PCl(b^1∑^+)的猝灭是PCl(b^1∑^+→a^1Δ)跃迁和试剂分子端键X-Y振动能级近共振传能的结果, 与PCl(b^1∑^+→a^1Δ)跃迁的Franck-Condon因子及试剂分子端键X-Y振动的非谐性系数有关, 而且也受猝灭试剂分子极化率的影响。     

利用E-V传能模型研究亚稳态分子PCl(b^1∑^+)的猝灭过程

亚稳态分子猝灭机理的研究一直受到人们的极大重视。本文利用E-V传能模型对亚稳态分子PCl(b^1∑^+)的猝灭过程进行了定量处理。结果表明PCl(b^1∑^+)的猝灭是PCl(b^1∑^+→a^1Δ)跃迁和试剂分子端键X-Y振动能级近共振传能的结果, 与PCl(b^1∑^+→a^1Δ)跃迁的Franck-Condon因子及试剂分子端键X-Y振动的非谐性系数有关, 而且也受猝灭试剂分子极化率的影响。     

新型苯并噻二唑衍生物的非线性光学性质理论研究

以苯并噻二唑分子为母体,设计了5个系列的衍生物,采用AM1半经验量子化学方法,研究了共轭π桥的不同增长方式和不同推拉电子基团对分子的电子结构及非线性光学性质的影响.结果表明:共轭链较短时,分子的二阶极化率和三阶极化率与共轭链长的线性相关性较好;而当共轭链较长时,分子的二价极化率和三阶极化率随着共轭链的增长而呈起伏性变化;与三氰基呋喃相比,三硝基呋喃对非线性极化率的影响更大;部分目标分子的一阶极化率α与Δμ·ΔE-1、二阶极化率β与α·ΔE-1、三阶极化率γ与α·ΔE-2和β·ΔE-1都有较好的相关性.