基于跃迁偶极矩取向特征研究乙醚溶液中分子的各向异性度

利用偏振荧光光谱和偏振激发光谱研究了乙醚溶液中荧光分子跃迁偶极距的取向特征.实验结果表明,在垂直线偏振光照射下,乙醚溶液发射出峰值位于305 nm的荧光谱,对应的最佳激励光波长为256 nm.由偏振激发光谱分析得到荧光体的吸收跃迁偶极矩和发射跃迁偶极矩间夹角α的变化规律,揭示了荧光去偏振过程：在粘性溶液中的荧光分子具有一定的偶极取向,α随激发光波长发生变化,当激发波长接近最佳激发光波长时,吸收跃迁偶极矩和发射跃迁偶极矩间趋于平行,荧光的退偏效果较弱,偏振度最大.研究结果能为分子空间取向特征的理论研究提供参考.     

单分子瞬时带电态中电子-振动耦合特性的亚纳米荧光成像研究

分子内的电子-振动耦合特性对电子跃迁和分子光谱特征有重要影响,是分子光谱学研究的中心课题之一.本文利用具有亚纳米分辨的扫描隧道显微镜诱导发光成像技术,通过高度局域的隧穿电子来充电激发单个苝四甲酸二酐分子,研究该分子的瞬时带电态(–2价态)的电致发光特性以及相应的电子-振动跃迁的实空间成像特征.具有亚分子分辨的光谱成像结果表明, 0-0纯电子跃迁的光子图“两点”亮斑特征是沿分子短轴的,而某些电子振动峰的光子图“两点”亮斑方向却沿着分子长轴,相对于0-0跃迁光子图的图案旋转了90°.这表明这些振动态所对应的跃迁偶极取向是沿着分子长轴的,相对于0-0的纯电子跃迁的偶极取向发生了明显的变化,说明这些分子振动模式在电子的跃迁过程中对电子态空间分布产生了重要扰动.理论计算表明,这种跃迁偶极的变化源自于与Herzberg-Teller贡献相关的电子-振动耦合.反对称的振动模式对纯电子跃迁的跃迁密度、特别是具有较大跃迁密度的原子产生了强烈的动态扰动,或者说对分子波函数进行了“整形手术”,从而诱导出沿分子长轴方向的跃迁电荷振荡,引发沿分子长轴的跃迁偶极.本文结果为从实空间的视角来直观理解分子瞬时带电态中...     

苝四甲酸二酐在Au(111)表面的取向生长及电子结构研究

利用X射线光电子能谱(XPS),同步辐射紫外光电子能谱(SRUPS),近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)以及原子力显微镜(AFM)等技术研究了苝四甲酸二酐(PTCDA)与Au(111)的界面电子结构、PTCDA分子取向及有机薄膜的表面形貌.SRUPS价带谱显示,伴随PTCDA分子的微量沉积(0·5ML),位于费米能级附近Au的表面电子态迅速消失,但却观察不到明显的界面杂化态,这说明PTCDA分子和Au(111)界面间存在弱电子传输过程,但并没有发生明显的化学反应.角分辨NEXAFS以及SRUPS结果证明PTCDA分子是平铺在衬底表面.根据Au4f7/2和C1s峰积分强度随薄膜厚度的变化以及AFM图像可知,PTCDA分子在Au(111)表面是一种典型的Stranski-Krastanov生长模式,即先层状生长,再岛状生长,并且在层状生长到岛状生长的转变过程中,存在有机分子的去润湿过程.     

GaAs/SrTiO3外延半导体单晶薄膜带间跃迁研究

报道了在钙钛矿型结构的SrTiO₃衬底上用分子束外延方法生长闪锌矿型结构的GaAs半导体单晶薄膜.应用光调制反射光谱和光荧光方法 ,研究了GaAs半导体薄膜的带间跃迁,并与通常的GaAs体材料特性进行了对比研究.结果表明,在钙钛矿型结构SrTiO₃衬底上生长的GaAs单晶薄膜具有与单晶体材料相似的禁带与光学特性,在带间跃迁的弛豫上,外延薄膜相对体材料大了约5倍. 关键词：     

蒽、苝和1-氨基蒽醌水溶胶的制备及其荧光性能的研究

用再沉淀法分别制备了蒽、苝和1-氨基蒽醌水溶胶,研究了三者在水溶液中的荧光光谱,通过与其对应的分子荧光光谱比较,发现蒽和苝的水溶胶荧光光谱发生了红移,而1-氨基蒽醌分子从无荧光到它的水溶胶有荧光的转变,根据荧光和分子结构关系,得出3种溶胶是通过分子之间相互重叠聚集而成。同时因为他们为平面型分子,因此π电子共轭度大,使得荧光容易激发和发射,荧光光谱向长波方向移动。     

苝四甲酸二酐薄膜电子结构的同步辐射共振光电子能谱研究

利用基于同步辐射的近边X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)和共振光电子谱(RPES)研究了苝四甲酸二酐分子(PTCDA)薄膜的电子结构.碳K边NEXAFS谱中能量小于290 eV的四个峰对应于PTCDA分子不同化学环境碳原子1s电子到未占据分子轨道的共振跃迁.RPES谱中观察到共振光电子发射和共振俄歇电子发射导致的共振峰结构,以及二次谐波激发的碳1s信号.根据电子动能对入射光能量的依赖性分别对三类峰结构进行了归属.同时,发现PTCDA分子轨道共振光电子峰的强度具有光子能量依赖性.这种能量选择性共振增强效应是由于PTCDA分子轨道空间分布差异导致的.共振俄歇峰主要源于高结合能(4.1 eV)分子轨道能级电子参与的退激发过程.明确RPES实验谱图中各个峰结构的起源有助于准确利用基于RPES的芯能级空穴时钟谱技术定量估算有机分子/电极异质界面处电子从分子未占据轨道到电极导带的超快转移时间.     

外电场对对硝基氯苯分子结构与电子光谱影响的研究

为达到降解有机污染物硝基氯苯的目的, 采用外加平行电场的方法, 研究电场对硝基氯苯化合物的分子结构和电子光谱等的影响. 以对硝基氯苯分子为研究对象, 采用密度泛函B3LYP方法在6-311+g(d, p) 基组水平上优化并计算了不同外电场作用下pCNB的基态分子结构、电偶极矩和分子总能量, 在此基础上采用含时密度泛函研究了该分子的前六个激发态的波长、振子强度受外电场的影响规律.结果表明: C–Cl, C–N键长随电场增加而快速增大, 即键能快速减小, 同时苯环上的C–C, C–H键长的变化很小, 且有增有减, 说明分子的降解可能是C–Cl, C–N键断裂而苯环则相对稳定. 同时分子总能量随电场先增大后变小, 电偶极矩刚好相反.另外, 最大吸收波长λ_max 随电场先缓慢减小, 后快速增大, 导致电子跃迁相对容易, 而振子强度随电场变化则相对比较复杂. 关键词： 对硝基氯苯 外电场 密度泛函 含时密度泛函     

HXD中XH拉伸振动的振动跃迁偶极矩方向的理论研究（英文）

本文利用局域模研究了"重轻"体系简单分子XH伸缩振动的实验振动光谱.键偶极方法进一步为实验光谱分析提供了帮助(假设XH伸缩振动的跃迁偶极矩沿着XH键方向排列).通过局域模和多维简正模对HOD,HND~-,HCD,HSD,HPD-和HSiD的XH伸缩振动的理论计算,XH伸缩振动的局部1D图片可以用于分析跃迁偶极矩倾斜角度.在HOD分子中,OH伸缩振动的跃迁偶极矩远离OH键并且向远离OD键的方向倾斜;在HSD,HND~-,HPD~-,HCD和HSiD分子中的XH伸缩振动远离OH键,但朝向OD键,表明键偶极近似法不能很好地适用于"重轻体系"分子,重原子X可以影响跃迁偶极矩方向.利用分子中原子理论分析了偶极矩的变化.     

具有不同取代基团的香豆素系列分子二阶非线性光学性质的DFT研究

本文设计了具有不同取代基团的7-苯乙烯基香豆素和4-苯乙烯基香豆素的A、B两个系列共14个化合物分子.采用密度泛函理论B3LYP/6-31G方法对其几何构型进行了全结构优化.在所得优化结构的基础上对这些分子的稳态二阶非线性光学(NLO)系数β值进行计算分析,同时用含时密度泛函理论(TD-DFT)对这些分子的电子性质进行了研究.结果表明:此类香豆素化合物具有较大的分子β值,其中A类分子的共面性好,共轭链长,β值均比B类分子的大.14个化合物中前线分子轨道能级差越小的化合物,其βwt值越大.各分子前线分子轨道跃迁对二阶NLO效应有明显的贡献.     

苯并菲衍生物盘状液晶分子的非线性光学与热力学性质

采用密度泛函理论在B3LYP/6-31G**理论水平,计算并研究苯丙炔（烯）酸酯苯并菲盘状液晶分子的偶极矩、非线性光学性质、电子光谱和热力学性质.结果显示,该分子表现出良好的非线性光学性质,其二阶和三阶非线性光学系数分别为10⁴和10⁶a.u.数量级.其最低能量跃迁吸收波长分别为460和474nm,对应π到π*的电子跃迁.在温度298.15 K时,苯丙炔酸酯和苯丙烯酸酯苯并菲衍生物分子的标准摩尔生成焓分别为-7317.06和-1052.68 kJ·mo1^-1,标准摩尔生成自由能分别为-6186.91和117.00 kJ·mol ^-1.     

Electric dipolar interaction assisted growth of single crystalline organic thin films

We report on a forest-like-to-desert-like pattern evolution in the growth of an organic thin film observed by using an atomic force microscope. We use a modified diffusion limited aggregation model to simulate the growth process and are able to reproduce the experimental patterns. The energy of electric dipole interaction is calculated and determined to be the driving force for the pattern formation and evolution. Based on these results, single crystalline films are obtained by enhancing the electric dipole interaction while limiting effects of other growth parameters.     

用荧光法研究茶叶防癌抗癌的效用

近年来,由于保健医疗的兴起,有关茶叶防癌的研究受到了极大的关注.美国迈阿密大学一位教授曾周游世界并研究各个地区的茶叶,他发现中国的茶叶是最好的保健饮料,所以这位教授建议饮用中国茶.     

Grazing‐incidence X‐ray diffraction study of rubrene epitaxial thin films

The growth of organic semiconductors as thin films with good and controlled electrical performances is nowadays one of the main tasks in the field of organic semiconductor‐based electronic devices. In particular it is often required to grow highly crystalline and precisely oriented thin films. Here, thanks to grazing‐incidence X‐ray diffraction measurements carried out at the ELETTRA synchrotron facility, it is shown that rubrene thin films deposited by organic molecular beam epitaxy on the surface of tetracene single crystals have the structure of the known orthorhombic polymorph, with the (2 0 0) plane parallel to the substrate surface. Moreover, the exact epitaxial relationship between the film and the substrate crystalline structures is determined, demonstrating the presence of a unique in‐plane orientation of the overlayer.     

掺杂聚合物薄膜的蓝色电致发光

有机薄膜电致发光(OTFEL)自从Tangu[1,2],发表了高效、高亮度的双层结构器件以来,因其驱动电压低、直流驱动、亮度高、效率高、可制成大面积的平板显示而成为当前发光器件研究的热点.但由于有机膜的稳定性差,因此人们逐渐把注意力转向具有稳定结构的聚合物.     

基于SSCVD方法的a-b轴取向ZnO薄膜制备

以Zn₄(OH)₂(O₂CCH₃)₆·2H₂O为单一固相有机源,采用单源化学气相沉积法(Single sour cechem icalvapor deposition,SSCVD)在Si(100)衬底上制备ZnO薄膜,用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)分析ZnO薄膜样品的晶体结构和微观形貌,并用X射线光电子能谱(XPS)对薄膜的锌氧化学计量比进行了分析。研究结果表明:在非平衡条件下所得到的ZnO薄膜沿a-b轴取向生长,基片温度对ZnO薄膜生长过程影响较大,随着基片温度的升高,薄膜呈现c轴生长趋势;晶粒成柱状、尺寸均匀、膜层结构致密;薄膜样品中n_Zn:n_O=0.985。     

一种共轭聚合物单分子发色团吸收和发射特性动态演变过程的实时测量

利用频域信息重构的散焦宽场成像测量了Poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)-alt-4,7-bis(thiophen-2-yl)benzo-2,1,3-thiadiazole](PFO-DBT)共轭聚合物单分子发色团的吸收与发射特性及其动态演变过程.通过调制用于激发共轭聚合物单分子的超短脉冲对的相对相位,对单分子荧光进行傅里叶变换的频域测量,跟踪发色团吸收偶极取向变化;通过测量散焦荧光成像光斑探测发色团发射偶极取向变化.研究发现, PFO-DBT共轭聚合物单分子发色团存在吸收和发射偶极取向均保持不变、其中之一变化以及两者同时变化三种情况.这种对共轭聚合物单分子发色团吸收和发射偶极取向演化过程的实时测量可用于分析共轭聚合物构象变化及其对能量转移过程的影响.     

Electronic structure of epitaxial thin films of bay-substituted perylene bisimide dyes

We have investigated epitaxial thin films of three air-stable organic n-type semiconducting perylene tetracarboxylic acid bisimides (PBIs) with fluoroalkyl groups in the imide position with a combination of X-ray, UV, and inverse photoelectron spectroscopy. We explore the applicability of film preparation by organic molecular beam deposition (OMBD) under ultra-high vacuum conditions to these compounds. By means of fluorine and chlorine substituents in the bay area a systematic torsion of the π-conjugated core of these three PBIs is achieved. Accordingly, these molecules offer a model system to analyze the interplay between the molecular conformation, the film structure, and the electronic structure. Our results show that the PBIs can be deposited intact and contamination free by OMBD and relatively smooth films with layer-to-layer growth can be established. Moreover, the valence spectra reveal the effect of the electro-negative bay substituents as well as of the twisting of the perylene core, which leads to energy shifts of the occupied and unoccupied frontier orbitals.     

MgO(111)上NbN和AlN薄膜的生长研究

在制备NbN/AlN/NbN隧道结的工艺过程中,为了获得具有优质单晶结构的NbN薄膜,我们在MgO(111)基片上探索了直流溅射法制备NbN薄膜的生长工艺条件,XRD研究分析表明,我们获得了单晶结构良好的NbN薄膜;为了支持作为上电极的NbN薄膜的生长,也需要良好的AlN薄膜用作势垒层,我们采用射频磁控溅射设备和纯净的Al靶对AlN薄膜进行了制备研究.实验结果表明,所获得的AlN薄膜具有六方c-轴取向,并讨论了衬底和薄膜界面处可能的结构情况.     

高纯度3,4,9,10 Perylenetetracarboxylic Dianhydride-PTCDA的元素分析及核磁共振谱和X射线衍射谱的测试与分析

采用真空升华的方法,对国产纯度为98%的苝四甲酸二酐(简称PTCDA)粉末,在其升华点450 ℃进行了提纯。应用朗伯比尔定律及紫外-可见光分光光度计测试分析,其纯度可达99.8%;利用元素分析仪,对提纯前、后分子中的C元素和H元素含量进行了对比测定,结果表明提纯后的PTCDA分子中C和H含量十分接近理论值;采用核磁共振(NMR)谱,研究了分子中H元素的归属得出,处于两种不同化学环境中的H原子数目相等并且它位于芳环上,其分子中存在酸酐;对PTCDA分子的化学键的形成讨论后得出,高纯度PTCDA分子中的C,H,O原子主要以共价键结合;使用X射线衍射(XRD)仪,测试分析了这种有机材料的结晶状态及其晶体结构指出,提纯后的PTCDA多晶粉末存在α-PTCDA及β-PTCDA两种物相,主要成份为α-PTCDA,而β-PTCDA约占总成份的五分之一。其晶胞属于平面单斜晶系底心点阵结构。同时详细研究了在其升华点沉积在P型单晶Si(100)表面,由此形成薄膜的晶体状态及其晶粒度的尺寸和能带结构。高纯度α-PTCDA分子在P—Si单晶表面形成有机层单晶薄膜时,在其薄膜的分子层平面的上、下及其两侧,将由π电子云所覆盖。由于C,H和O原子最外层价电子轨道的交叠形成离域大π键,从而产生价电子的共有化运动,使其能级分裂为能带。它的价带与第一紧束缚带的能量差为2.2 eV,使这种有机材料具有半导体导电的性质,本征载流子浓度为1014 cm-3,属于弱p型有机半导体材料;它与P—Si的交界面可形成同型异质结,对可见光至近红外波段的光有很好地响应。     

Photophysical parameters and fluorescence quenching of 7-diethylaminocoumarin (DEAC) laser dye

The optical properties including electronic absorption spectrum, emission spectrum, fluorescence quantum yield, and dipole moment of electronic transition of 7-diethylaminocoumarin (DEAC) laser dye have been measured in different solvents. Both electronic absorption and fluorescence spectra are red shifted as the polarity of the medium increases, indicating that the dipole moment of molecule increases on excitation. The fluorescence quantum yield of DEAC decreases as the polarity of solvent increases, a result of the role of solvent polarity in stabilization of the twisting of the intramolecular charge transfer (TICT) in excited state, which is a non-emissive state, as well as hydrogen bonding with the hetero-atom of dye. The emission spectrum of DEAC has also been measured in cationic (CTAC) and anionic (SDS) micelles, the intensity increases as the concentration of surfactant increases, and an abrupt change in emission intensity is observed at critical micelle concentration (CMC) of surfactant. 2×10⁻³ mol dm⁻³ of DEAC gives laser emission in the blue region on pumping with nitrogen laser (λ_ex=337.1 nm). The laser parameters such as tuning range, gain coefficient (α), emission cross section (σ_e), and half-life energy have been calculated in different solvents, namely acetone, dioxane , ethanol, and dimethyforamide (DMF). The photoreactivity of DEAC has been studied in CCl₄ at a wavelength of 366 nm. The values of photochemical yield (?_c) and rate constant (k) are determined. The interaction of organic acceptors such as picric acid (PA), tetracyanoethylene (TCNE), and 7,7,8,8-tetracynoquinonedimethane (TCNQ) with DEAC is also studied using fluorescence measurements in acetonitrile (CH₃CN); from fluorescence quenching study we assume the possible electron transfer from excited donor DEAC to organic acceptor forming non-emissive exciplex.