6-巯基-5-三唑并[4,3-b]-s-四嗪(MTT）的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（Density functional theory,DFT）,在B3LYP/6-31g(d) (C,H,N,S),Ag原子采用LanL2d赝势基组水平上对甲醛（HCHO）与4-氨基-5肼基-3-巯基-1,2,4-三唑(4-amino-5-hydrazino-3-mercapto-1,2,4-triazole,AHMT)衍生化反应生的成产物6-巯基-5-三唑并[4,3-b]-s-四嗪（6-mercapto-5-triazolo[4,3-b]-s-tetrazine,MTT）及其银配合物进行结构优化,优化结果表明MTT的结构是一个近平面结构。通过对频率计算,获得MTT分子及其银配合物的拉曼光谱,对400-1800 cm-1波段内的拉曼光谱特征峰进行了指认。同时讨论了MTT分子的表面静电势,分析可能发生化学反应的位点。并采用含时密度泛函理论（Time Dependent density functional theory,TDDFT）对MTT分子与Ag3配合物的激发态进行了计算分析,并使用电荷转移光谱对Ag配合物与MTT之间电荷转移关系进行了研究。该研究对MTT分子的光谱测定和电子性质提供了理论基础。     

硼球烯B_(40)在外电场下的基态性质和光谱特性

以6-31G*为基组,采用密度泛函PBE0方法研究了不同外电场(0—0.060 a.u.)对硼球烯B_(40)的基态几何结构、电荷分布、能量、电偶极矩、能隙、红外及拉曼光谱特性的影响;继而采用含时的TD-PBE0方法研究了硼球烯B_(40)在外电场下的电子光谱.研究结果表明:外电场的加入导致分子对称性降低,当电场从0 a.u.变化到0.060 a.u.时,偶极矩逐渐增加,体系总能量和能隙一直减小;外电场的加入将改变红外和拉曼光谱特征,如谐振频率的移动以及红外和拉曼峰的增强或减弱;外电场对硼球烯B_(40)的电子光谱影响较大,当电场从0 a.u.变化到0.060 a.u.时,电子光谱发生红移,同时对振子强度有很大影响,原来振子强度最强的激发态变弱或成为禁阻跃迁,而原来振子强度很弱或禁阻的激发态变得最强.可以通过改变外电场来改变B_(40)的基态性质,以及控制B_(40)的光谱特性.     

外电场下甲醛的分子光谱与解离特性研究

摘要：以CC-PVQZ为基组,采用筛选的B3LYP研究了不同外电场对CH2O分子基态结构、电荷分布、总能量、电偶极距、最高占据轨道(HOMO)能级、最低占据轨道(LUMO)能级、能隙、红外光谱、拉曼光谱及CH2O分子中1C-2H键解离的影响。研究表明：电场由-0.04 a.u.变化至0.04 a.u.时,CH2O的结构参数与电场有明显依赖关系;体系总能量呈下降趋势;偶极矩呈增加趋势;HOMO能级与LUMO能级均逐步降低;能隙则呈增加趋势,即CH2O参与化学反应的能力会受到电场的影响;红外与拉曼光谱在电场考察范围内均出现红移现象,且光谱强度还会受到电场的影响,即可利用电场对分子的红外及拉曼光谱进行调控,从而便于对相关谱图信息的捕捉;CH2O分子中的1C-2H键的束缚情况会受不同电场的影响,且1C-2H键解离势垒与电场具有极高相关性,研究结果为电场降解甲醛提供了重要的理论依据。     

一氟二氯乙烷分子在外电场中的光谱特征和解离特性

利用密度泛函理论在B3LYP/6-311+G(d, p)水平上研究不同外加电场下(-0.05～0.05 a.u.)一氟二氯乙烷分子的光谱特征和解离特性,其中包括该分子基态结构、总能量、偶极矩、最高占据轨道能级、最低空轨道能级、能隙、红外光谱、拉曼光谱、紫外可见光吸收光谱及C原子与Cl原子间势能曲线等数据在电场下的变化趋势。在y轴方向上,随着负向电场的增强,C原子与Cl原子核间距增长、最高占据轨道能级减小,体系总能量、最低未占据轨道能级、能隙先增大后减小,偶极矩先减小后增加。外加电场会影响一氟二氯乙烷分子红外光谱、拉曼光谱与紫外可见光吸收光谱的吸收强度和吸收峰频率,红外光谱、拉曼光谱与紫外可见光吸收光谱随着电场变化出现红移或蓝移现象。C原子与Cl原子间势垒随着负向电场增加逐渐减小,并在电场达到-0.05 a.u.时C原子与其中一个Cl原子发生断裂,当分子中一个C—Cl键断裂后,施加强度为-0.04 a.u.的电场时另外一个C—Cl键发生断裂,分子在电场下发生逐步解离,研究结果完善了一氟二氯乙烷分子受外电场影响的理论数据。     

外电场下4-氟苯酚分子的分子结构和解离特性

4-氟苯酚是一种用途广泛的芳香族化合物,同时也是具有毒性的有机污染物之一,对环境和人体都有巨大危害.研究其在外电场作用下的降解机理具有重要意义.本文采用密度泛函方法(DFT)方法和含时密度泛方法(TD-DFT)在B3LYP/6-311G+(2d, 2p)基组水平上,研究了4-氟苯酚分子在不同外加电场(0-0.03 a.u.)下的几何结构、光谱特性、解离特性.结果表明,外加电场对4-氟苯酚分子的结构和性质有较大影响,随着X(C-F键)方向外电场的增加,4-氟苯酚分子C-F键的键长增大、分子体系总能量逐渐减小、偶极矩逐渐增大、能隙逐渐减小. 4-氟苯酚分子红外光谱的最强峰发生红移,紫外吸收光谱吸收峰峰值先增大后减小,峰型变宽,4-氟苯酚分子解离势能逐渐减小,说明4-氟苯酚分子在外电场作用下趋于解离.该研究对4-氟苯酚污染物分子的外电场降解提供参考.     

外电场作用下N2O分子的结构与光谱特性

采用密度泛函B3LYP方法,在6-311+g(d)基组水平上研究了不同外电场对直线型分子N₂O的基态结构、偶极矩、轨道能级、红外和拉曼光谱特性的影响,并采用杂化CIS方法研究了N₂O分子在外电场作用下前9个激发态的激发特性.结果表明:外电场导致分子键长变化,但并没有改变分子的直线特征,偶极矩和分子总能量随外电场的增加先减小后增大,而能隙随外电场的增加先增大后减小,外电场的增加使LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)组成由π~*轨道变为σ~*轨道,外电场使红外光谱发生移动,峰的强度增强或减弱.外电场的增加显著影响了N₂O分子的激发特性.激发能、激发波长受外电场影响发生了变化,同时,振子强度受外电场影响明显,禁阻跃迁变为可允许的跃迁,允许的跃迁在电场作用下变为禁阻跃迁或者跃迁变弱.紫外光谱在电场的作用下吸收峰发生了明显的移动,而且有新的吸收峰产生.     

2-(2-羟基苯亚甲基)胺基-3-氰基吡啶的结构和光谱性质

实验以水杨醛、2-氨基-3-氰基吡啶为原料,合成了Schiff碱2-(2-羟基苯亚甲基)胺基-3-氰基吡啶并测定了Schiff碱的红外和拉曼光谱.利用密度泛函理论B3LYP方法在6-311++G~(**)基组上对合成的Schiff碱进行了几何构型的优化、红外光谱及拉曼光谱的计算,得到了分子的优势构象的结构参数、频率值及对应的强度.对实验和理论计算的光谱数据进行了对比,对分子的振动模式进行了全面归属,结果表明理论计算与实验测试数据相吻合.此外,还计算了其前线分子轨道,得到了HOMO-LUMO能隙相关的数据,为Schiff碱类化合物的结构分析和光谱检测技术提供了参考依据.     

LiF分子在外电场中的物理性质研究

本文采用量子力学从头算方法,运用密度泛函B3LYP方法在6-311基组水平上, 对不同外加电场(--0.15---0.15a.u.) 作用下LiF分子基态的稳定电子结构进行了计算,研究了外电场对LiF分子键长、能量、电荷分布、能级分布、能隙及红外光谱的影响规律.结果表明,随着Z方向外电场的增加,分子键长、偶极矩和能隙递增,原子电荷也递增,总能量降低, 频率及其红外强度递减, LiF基态分子势能曲线降低,离解能减小.     

异硫氰基-孔雀石绿的拉曼光谱计算及分析

异硫氰基-孔雀石绿(malachite green isothiocyanate,MGITC)是应用于细胞探测,生物组织成分分析和细胞成像等方面的拉曼探针分子.本文首先给出了MGITC分子的结构图,并用密度泛函(DFT)算法对其进行了空间结构优化;然后分别用Hartree-Foek(HF)和MP2两种算法基于STO-3G基组计算了它的拉曼光谱与红外光谱,给出光谱强度图;并对比了两种算法的拉曼光谱图和其实验光谱图,结果显示了很好的一致性;本文还给了MGITC分子中的各个原子键长,键角等空间结构参数;并对MGITC分子在550～4 200cm-1区间的振动谱做了指认.这些工作将促进MGITC作为探针分子在生物学领域的应用.     

2-（甲苯-4-磺酰胺基）-苯甲酸的结构、光谱与热力学性质的理论研究

在B3LYP/6-31++G^**水平对2-（甲苯-4-磺酰胺基）-苯甲酸分子进行几何构型优化和频率的计算,得到红外光谱,拉曼光谱和不同温度下的热力学性质.结果显示,该分子羧基的碳氧原子、磺酰胺基的氮原子与苯环形成不同的离域大π键,空间位阻效应和共轭效应使两个苯环不在同一平面,二面角为63.2°.使用含时密度泛函理论方法计算第一激发态的电子垂直跃迁能,得到最大吸收波长为312.7?nm,属于近紫外区,这与该分子在二氯甲烷溶剂中的实验测得值307?nm一致. 关键词： 2-（甲苯-4-磺酰胺基）-苯甲酸 光谱 热力学性质 密度泛函理论     

外电场作用下BrCl分子的物理特性与光谱

采用HF （Hartree-Fock）方法,在6-31+G（d,p）基组水平上优化不同外电场（0~0.035 a.u.）下氯化溴分子的基态稳定构型,在此基础上计算氯化溴分子的分子结构、偶极矩、分子总能量、分子键长、分子电荷分布、分子能隙、红外光谱及解离势能面等.结果表明：随着Z轴（平行于Br-Cl连线）方向外电场的增加（0~0.035 a.u.）,分子总能量先小幅度增加后又降低,键长先减小后增大,分子偶极矩先减小后单调增加,原子电荷分布递增,分子能隙逐渐减小,分子红外光谱先蓝移后红移.通过对解离势能面的计算分析发现,强度为0.045 a.u.的外电场使得Br-Cl键断裂而降解,该结果对氯化溴进行电场降解提供参考依据.     

外电场下GaN的特性研究

以6-311G(3df,3pd)为基组,采用B3PW91方法优化得到GaN基态分子的几何结构,并探究了电场对GaN分子基态能量、电荷布居数、键长、偶极矩、振动频率、红外光谱强度、HOMO、LUMO能级影响.研究表明:无电场时,谐振频率值为576.2218 cm~(-1),与实验值484.9 cm~(-1)很接近.有电场时,键长、偶极矩、能隙Eg、电荷布居数、红外谱强度、HOMO和LUMO能级随电场的增大而减小;谐振频率和分子总能量随电场的增加而增加.谐振频率和红外谱强度对电场有着明显的依赖关系,这对材料的光学特性研究有提供理论参考.     

从聚酰亚胺单分子链电荷陷阱特性的改变探讨体材料的沿面放电现象

沿面放电是破坏绝缘系统性能的原因之一.聚酰亚胺常用于高频电力设备的气-固绝缘中,为此利用密度泛函理论,从原子分子层面探讨了在外电场下聚酰亚胺及其受极性基团OH~–影响后的单分子链结构、能级与态密度、静电势、激发态等微观参数对陷阱形成以及沿面放电的影响.结果表明,外电场下,聚酰亚胺分子结构卷曲,偶极矩增加,易于积聚电荷形成空间电荷中心,尤属引入极性基团OH~–后变化较明显;聚酰亚胺分子中,苯环区域形成空穴陷阱,酰亚胺环区域形成电子陷阱,且电子陷阱能级的数量较多,其中空间电荷陷阱深度随外电场的增加逐渐变深;聚酰亚胺分子在引入极性基团OH~–后激发能降低,使得分子内部的电子变得容易被激发;电子与空穴的空间分离度随电场增加而降低,利于空穴与电子的复合而发出光子.     

外电场下CdSe的基态性质和光谱特性研究

采用密度泛函(DFT)B3PW91方法在Lanl2dz基组下优化得到CdSe分子的基态稳定构型, 并研究了外电场对CdSe基态分子的总能量、HOMO能级、LUMO能级、能隙、电偶极矩μ、电荷布居、红外光谱的影响. 在相同的基组下用TD-DFT 方法计算了外电场下CdSe分子的前9个激发态的激发能、激发波长和振子强度. 结果表明: 无电场时CdSe分子的激发波长与实验结果符合较好, 相应的激发能也很接近. 随着电场增加, CdSe基态分子键长、偶极矩、红外谱强度先减小后增大; HOMO能级、LUMO能级、能隙随电场增加而减小; 总能量、谐振频率则是先增大后减小. 此外, 外电场对CdSe分子的激发能, 激发波长和振子强度均有较大影响.     

Molecular properties and potential energy function model of BH under external electric field

Using the density functional B3P86/cc-PV5Z method, the geometric structure of BH molecule under different external electric fields is optimized, and the bond lengths, dipole moments, vibration frequencies, and other physical properties parameters are obtained. On the basis of setting appropriate parameters, scanning single point energies are obtained by the same method and the potential energy curves under different external fields are also obtained. These results show that the physical property parameters and potential energy curves may change with external electric field, especially in the case of reverse direction electric field. The potential energy function without external electric field is fitted by Morse potential, and the fitting parameters are obtained which are in good agreement with experimental values. In order to obtain the critical dissociation electric parameter, the dipole approximation is adopted to construct a potential model fitting the corresponding potential energy curve of the external electric field. It is found that the fitted critical dissociation electric parameter is consistent with numerical calculation, so that the constructed model is reliable and accurate. These results will provide important theoretical and experimental reference for further studying the molecular spectrum, dynamics, and molecular cooling with Stark effect.     

基于密度泛函理论的外电场下盐交联聚乙烯分子的结构及其特性

交联聚乙烯是主要的高压电缆绝缘材料.为了研究外电场对盐交联分子结构的影响,本文对Zn原子使用def2-TZVP基组, C, H, O原子使用6-31G(d)基组,运用明尼苏达密度泛函(M06-2X)对交联聚乙烯分子进行优化得到了它的稳定结构.并研究了不同外电场(0—0.020 a.u., 1 a.u.=5.142×10~(11)V/m)作用下盐交联聚乙烯分子结构和能量变化,外电场对前线轨道的能级和成分的影响,原子之间的键级、断键和红光光谱的变化.研究结果表明:随着电场的增大,交联聚乙烯分子从空间网状结构逐渐变成线性结构,总能量降低,但势能增大,偶极矩和极化率升高,交联聚乙烯分子的稳定性随着电场的增大而降低;最高占据轨道能级持续增大,最低空轨道能级从0.011 a.u.电场开始持续降低,能隙持续降低,临界击穿场强为11.16 GV/m;沿电场方向聚乙烯链端表现出亲核反应活性,它的C—C键更容易断裂,形成甲基碳负离子,逆电场方向聚乙烯链端表现出亲电反应活性,它的C—H键更容易断裂形成H正离子;分子红外光谱高频区吸收峰明显红移,低频区吸收峰既有红移又有蓝移.     

外电场下二氧化硫的分子结构及其特性

以6-311++g(3d, p)为基组, 采用B3P86方法研究了不同外电场(-0.04-0.04 a.u.)对SO₂分子基态的几何参数、电荷分布、能量、电偶极距、最高占据轨道(HOMO)能级、最低占据轨道(LUMO)能级及能隙的影响, 在优化构型的基础上, 采用含时密度泛函(TD-B3P86)方法研究了SO₂分子在外电场作用下前9个激发态的激发能、跃迁波长和振子强度. 研究表明: SO₂的几何参数与电场强度大小及方向均有明显的依赖关系. 电场由-0.04 a.u. 变化至0.04 a.u.时, 体系的总能量先增加后减小; 偶极矩先减小后增加; HOMO能级一直减小; LUMO能级先增加后减小; 能隙先增加后减小. 激发态的激发能、跃迁波长和振子强度与电场关联均较为复杂, 说明SO₂的激发特性易受外电场影响.     

强外电场作用下BN分子的结构与激发特性

采用密度泛函理论的B3LYP方法在6-311++g(d.p)水平上优化得到了BN分子轴向加不同外电场时的基态结构参数,包括键长、电偶极矩、电荷分布、前线轨道、红外光谱.计算结果表明,随着正向电场增加,分子结构参数与外电场强度有明显关联,并呈现不对称性.另外,在同样的基组下利用合时密度泛函理论方法研究了外电场对BN分子激发能和振子强度的影响.结果表明,电子跃迁光谱随正向电压的增加而呈现蓝移现象,但振子的强度与电场关联较为复杂,说明光谱强度易受外电场影响.     

ZnSe在外电场下的基态性质和激发特性研究

以LANL2DZ为基组, 采用Hartree-Fock(HF)方法研究了不同外电场(-0.025–0.040 a.u.)对ZnSe分子的基态几何结构、电荷分布、能量、电偶极矩、最高占据轨道(HOMO)能级、最低空轨道(LUMO)能级、能隙、红外光谱特性的影响; 继而采用含时的TD-HF方法研究了ZnSe分子在外电场下前9 个激发态的吸收谱、激发能、振子强度等激发特性. 研究结果表明: 当电场从-0.025 a.u.变化到0.04 a.u. 时, 键长先减小后增加; 分子偶极矩先由正减小到0, 然后又反向增加; 体系总能量一直减小; 谐振频率先增加后减小, 红外光谱强度先减小后又增加. ZnSe分子的LUMO能级一直增加, HOMO能级先增加后又减小, 变化趋势较小, 而能隙一直增大. 外电场对ZnSe分子的激发特性影响较大, 当电场从-0.025 a.u.变化到0.04 a.u.时, 激发能增加, 相应的激发波长减小; 对应的振子强度也受到很大影响, 原来振子强度最强的激发态变得很弱, 而原来振子强度很弱的激发态变得最强. 因此, 可以通过改变电场来控制ZnSe的激发特性.