Properties of a Si₂N molecule under an external electric field

In the present work,we adopt the ccsd/6-31g(d) method to optimize the ground state structure and calculate the vibrational frequency of the Si2N molecule.The calculated frequencies accord satisfactorily with the experimental values,which helps confirm the ground state structure of the molecule.In order to find how the external electric field affects the Si2N molecule,we use the density functional method B3P86/6-31g(d) to optimize the ground state structure and the time-dependent density functional theory TDDFT/6-31g(d) to study the absorption spectra,the excitation energies,the oscillator strengths,and the dipole moments of the Si2N molecule under different external electric fields.It is found that the absorption spectra,the excitation energies,the oscillator strengths,and the dipole moments of the Si2N molecule are affected by the external electric field.One of the valuable results is that the absorption spectra of the yellow and the blue-violet light of the Si2N molecule each have a red shift under the electric field.The luminescence mechanism in the visible light region of the Si2N molecule is also investigated and compared with the experimental data.     

SiN分子外电场情况下的发光特性

为全面分析外电场对分子发光特性的影响, 本文采用密度泛函B3P86方法6-31g(d)基组, 对SiN分子进行了基态结构的优化, 进而使用含时密度泛函方法(time dependent density functional theory, TDDFT), 计算了不同方向及大小的外电场情况下SiN分子的吸收谱、激发能、振子强度、跃迁偶极矩. 通过比较发现外电场对该分子的激发能、吸收谱、跃迁振子强度及跃迁偶极矩影响都比较明显, 说明了电场对SiN分子的激发特性影响比较复杂, 特别是在加场前后分子均有在可见光区波段的吸收谱, 这对研究分子的发光很有意义.同时对该分子所发可见光谱的产生机理进行了分析, 并与已有实验结果进行比较.     

外电场作用下Si_2O分子的激发特性

主要对2种Si2O分子异构体的激发特性进行研究,由计算结果可知,外电场对Si2O分子的激发能,振子强度,跃迁偶极矩及吸收光谱有着显著的影响.无外电场时三角型Si2O(C2v,1A1)分子在可见光区无吸收谱,外电场作用下其在可见光区(407.18—526.93nm)有比较弱的吸收谱.直线型Si-Si-O(C∞v,3Σ-)分子在有无外电场作用时在蓝光和紫光区均有一定的吸收谱,其中比较难得的是在蓝色光区(478.88—488.59nm)呈现较强的吸收谱.     

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.     

外电场作用下的五氯酚分子结构和电子光谱的研究

为研究外电场对环境毒物氯酚类化合物的分子结构、化学键和电子光谱产生的影响, 本文采用密度泛函(DFT)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(0—0.025 a.u.) 作用下五氯酚分子的基态几何结构、电偶极矩和分子总能量, 在此基础上利用含时密度泛函(TDDFT)在同一基组下研究了五氯酚(pentachlorophenol, PCP)的紫外吸收光谱, 并与文献中给出的苯酚的紫外吸收峰的波长进行了比较, 最后对PCP分子的前10个激发态的波长和振子强度受外电场作用的的影响规律进行了研究. 结果表明, 分子几何构型与电场大小呈现强烈的依赖关系, 分子偶极矩随着外电场的增强先减小后增加, 而分子总能量随着外电场的增强先增加后减小; PCP的紫外吸收峰相对苯酚出现了红移, 其激发态的振子强度随着电场的增强而减小、紫外吸收峰也出现红移.     

外场作用下蒽分子的激发特性研究

蒽(anthracene)具有良好的热稳定性以及较高的荧光量子产率的优点, 是最早用于研究有机发光器件(organic light-emitting device, OLED)的材料之一. 在本文中, 主要利用量子化学方法研究了不同外电场对蒽分子激发特性的影响规律. 首先采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)在6-311G(d, p)基组水平上对蒽分子基态结构进行优化, 基于稳定基态结构, 利用含时密度泛函(time-dependent density functional theory, TDDFT)以及同一基组水平, 计算出蒽分子的前十个激发态的激发能、跃迁偶极矩、振子强度和紫外吸收光谱等数据. 然后以密度泛函B3P86方法优化出的不同外电场下蒽分子基态结构为基础, 使用TDDFT方法研究了不同外电场对蒽分子前线轨道能级和激发特性的影响规律. 结果显示, 无场时蒽分子在紫外区域234.50 nm处有一个较强的吸收峰, 对应基态电子跃迁至第5激发态吸收光子波长; 在外电场作用下, 蒽分子电子由基态跃迁到激发态的各项光谱参数均有显著变化, 加场后蒽分子的吸收光谱发生了红移, 由紫外波段移向了紫外–可见光波段, 与实验值相符合. 分子前线轨道的计算结果也表明蒽分子的最高占据轨道(highest occupied molecular orbital, HOMO)和最低未占据轨道(lowest unoccupied molecular orbital, LUMO)能量差值在不同电场下存在差异. 关键词： 蒽 外电场 激发特性     

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.     

八极矩外电场作用下CH3的基态和激发态研究

采用密度泛函和含时密度泛函方法在6- 311g**基组水平上对比研究了八极矩外电场对CH3自由基的几何构型、轨道能级分布、激发能、振子强度以及电偶极矩、原子电荷数和离解能等特性的影响.结果表明,在外电场作用下甲基的激发能,偶极矩和极化率上升,离解能下降,说明较强外电场的作用有助于CH3的离解.     

外电场下2,2’,5,5’-四氯联苯的分子结构与电子光谱

多氯联苯(PCBs)是难降解有机污染物, 2, 2’, 5, 5’-四氯联苯(PCB52)是PCBs的一种, 研究通过对PCB52分子加外电场的方法来降解该物质. 采用密度泛函B3LYP方法在6-311+g(d)基组水平上优化并计算了不同外电场(-0.04–0.04 a.u.)作用下PCB52的基态分子结构参数、分子总能量、电偶极矩和电荷分布. 然后利用含时密度泛函方法研究了PCB52分子在外电场下的前六个激发态的波长、激发能量和振子强度的影响. 结果表明: 随着外电场的增加, 1C–21Cl和14C–20Cl键的键长增大; PCB52的两个苯环在外加电场下, 二面角增大, 分子毒性减弱; PCB52分子能隙减小, 导致分子更容易受激发而跃迁到激发态发生还原脱氯反应. 外电场的增大, 激发态的激发能在迅速减小, 吸收波长也迅速红移, 振子强度不再为零. 表明电场作用下, 分子易于激发和解离. 关键词： 2,2’,5,5’-四氯联苯 电场 基态 激发特性     

强外电场作用下BF分子结构和激发特性

采用密度泛函(DFT)方法LSDA在6-311++G(d,p)基组水平上优化得到了分子轴方向不同电场(-0.03～0.05a.u.)作用下,BF分子的基态结构参数、电偶极矩μ、电荷分布、HOMO能级、LUMO能级等。在优化构型下,用同样的基组采用杂化CIS-DFT方法(CIS-LSDA)研究了同样外电场条件下对BF分子的激发能和振子强度的影响。结果表明:随着电场的增加,分子结构与外电场有着强烈的依赖关系,且对电场方向的依赖呈现非对称性。分子总能量先增大后减小,电偶极矩μ先增大,后减小,最后不断增大。电场对振子强度的影响比较复杂,有的增大有的减小,表明电子跃迁光谱强度受外场影响。     

外电场作用下CF_3I分子结构特性及性质

CF_3I由于其良好的绝缘性能和较低的液化温度而作为SF_6替代性气体被广泛研究.本文采用量子化学从头计算法在3-21g基组下优化了CF_3I基态分子结构,得到了基态CF_3I分子的键长、分子前线轨道、Mulliken电荷布居数、红外光谱等.并且在此基础上采用杂化CIS/3-21g方法计算了分子的激发态,得到了分子的激发能、波长和振子强度.结果显示基态CF_3I分子在外电场作用下分子结构发生形变,分子能隙减小,分子活性变强;分子前9个激发态变化明显,随着外电场强度增加,第1、2、9激发能先增大后减小,第3、4、5、6、7与8激发能逐渐减小;第1、2、9激发波长先减小后增大,3、4、5、6、7与8激发波长逐渐增大;在0～0.009 a.u.外电场作用下,第1、2、4、5、6激发态振子强度为零,属于禁阻跃迁,第3、9激发态振子强度随着电场强度的增加而减小,第7、8激发态振子强度随着外电场强度的增加而增加.     

外电场作用下SF_6分子结构与红外光谱

采用密度泛函LSDA方法,在6-311++g(3df,3pd)基组水平上研究了不同外电场下SF_6分子的几何结构、偶极矩、能级分布和红外光谱的变化规律,并利用杂化CIS方法研究了SF_6分子的前9个激发态的激发能、波长和振子强度随外电场的变化情况.结果表明:X轴向上的1S-6F键长受到外场影响最大,随着外电场的增加可能最先趋于断裂;偶极矩随外场的增加而增大,分子总能量随外场的增加而减小;LUMO能级较HOMO能级受外电场影响大,能隙随外场增大而减小;红外光谱吸收峰随外场增大而分开,同时部分原本不具有红外活性的振动模式变成了具有一定的红外活性;激发波长、振子强度、激发能也受外电场影响,但随电场变化比较复杂.     

二氢化钚分子激发态结构的外场效应

采用密度泛函(DFT)方法B3LYP/Gen，在Pu为SDD基组、H为6-311++G^**基组水平上优化得到了分子轴方向不同电偶极场(-0.005—0.005a.u.)作用下，二氢化钚的基态电子状态、几何结构、电偶极矩和分子总能量.在优化构型下用同样的基组采用含时密度泛函(TDDFT)方法(TD-B3LYP)研究了同样外电场条件下对二氢化钚的激发能和振子强度的影响.计算结果表明，分子几何构型与电场大小和方向呈现较强的依赖，电场强度增加基态偶极矩随电场强度线性增加，H-Pu-H的角度线性减小，分子总能量线性减小；激发能随电场强度增加而减小，且对电场方向的依赖呈现近似对称性，满足Grozema关系.电场对振子强度的影响比较复杂，但仍满足跃迁选择定则. 关键词： 二氢化钚 激发态 电偶极场 TD-DFT     

Measurement of the electric dipole moment of NO (X2 Π ν = 0,1) by mid-infrared laser magnetic resonance spectroscopy

A pair of parallel Stark plates are added to a CO laser magnetic resonance spectrometer to apply electric field in the absorption cell. This apparatus is used to measure the molecular electric dipole moment via Zeeman and Stark effects simultaneously. The saturated absorption spectra of NO (X²Π_3/2, ν = 1 ← 0) was observed and the electric dipole moments of NO were directly measured in the presence of an electric field. The dipole moments are determined as μ₀(ν = 0) = 0.1595(15) D, μ₁ (ν = 1) = 0.1425(16) D. The electric dipole moment of the vibrationally excited state (ν = 1) is determined for the first time. The dependence of the electric dipole moments on its nuclear distances is interpreted.     

外电场对2-氟-5-溴吡啶分子结构与电子光谱影响的研究

采用密度泛函B3LYP方法,在6-311++g(3df,3pd)基组水平上优化了不同外电场下2-氟-5-溴吡啶分子的基态稳定构型、电偶极矩和分子的总能量,在此基础上利用杂化CIS方法研究了外电场下2-氟-5-溴吡啶分子的前9个激发态的激发能、波长和振子强度受外电场的影响规律.结果表明:5C-9Br和3C-10F间键长受到X轴向外场影响最大,随着外电场的继续增加,可能最先趋于断裂;在外电场F=-0.05 a.u.时总能量达到最大,而偶极矩达到最小;LUMO能级受外场影响较大,HOMO能级受外电场影响较小;激发波长、振子强度也受外电场影响,但随电场变化比较复杂.     

外电场作用下SF6分子结构与红外光谱

采用密度泛函LSDA方法,在6-311++g(3df,3pd)基组水平上研究了不同外电场下SF6分子的几何结构、偶极矩、能级分布和红外光谱的变化规律,并利用杂化CIS方法研究了SF6分子的前9个激发态的激发能、波长和振子强度随外电场的变化情况。结果表明：X轴向上的1S-6F键长受到外场影响最大,随着外电场的增加可能最先趋于断裂;偶极矩随外场的增加而增大,分子总能量随外场的增加而减小;LUMO能级较HOMO能级受外电场影响大,能隙随外场增大而减小;红外光谱吸收峰随外场增大而分开,同时部分原本不具有红外活性的振动模式变成了具有一定的红外活性;激发波长、振子强度、激发能也受外电场影响,但随电场变化比较复杂。     

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     

Si2O2 molecule: structure of ground state and the excited properties under different external electric fields

Geometry and vibrational frequencies of the ground state of Si 2 O 2 molecule are studied using density function theory (DFT) at the level of cc-pvtz and 6-311++G.It is found that the optimizing value by B3lyp/cc-pvtz is closer to the experimental data.The excited properties under different external electric fields are also investigated by the time-dependent-DFT method.Transitions from the ground state of Si 2 O 2 molecule to the first singlet state under different external electric fields can take place more easily.The corresponding absorption spectral line is about 360 nm in wavelength and the excitation energy is about 3.4 eV.     

氯乙烯在外电场下的激发态结构研究

采用密度泛函B3P86方法在6-311G基组上优化了不同外电场作用下氯乙烯分子的基态几何结构、电偶极矩和分子的总能量,然后利用杂化CIS-DFT方法(CIS-B3P86)在相同基组下探讨了无电场时氯乙烯分子前9个激发态的激发能、波长和振子强度和外电场对氯乙烯分子激发态的影响规律.结果表明,分子的几何构型与外电场大小有着强烈的依赖关系.随着外电场的增大,分子总能量先增大后减小,电偶极矩μ先减小后增大.激发能随电场增加快速减小,表明在外电场作用下,氯乙烯分子易于激发和离解.激发态波长随电场的增大而不断增大,且其电子跃迁光谱都集中在紫外区.     

Geometrical structures,vibrational frequencies,force constants and dissociation energies of isotopic water molecules （H2O,HDO, D2O,HTO, DTO,and T2O） under dipole electric field

The dissociation limits of isotopic water molecules are derived for the ground state. The equilibrium geometries, the vibrational frequencies, the force constants and the dissociation energies for the ground states of all isotopic water molecules under the dipole electric fields from -0.05 a.u. to 0.05 a.u. are calculated using B3P86/6-311++G(3df,3pf). The results show that when the dipole electric fields change from -0.05 a.u. to 0.05 a.u., the bond length of H-O increases whereas the bond angle of H-O-H decreases because of the charge transfer induced by the applied dipole electric field. The vibrational frequencies and the force constants of isotopic water molecules change under the influence of the strong external torque. The dissociation energies increase when the dipole electric fields change from -0.05 a.u. to 0.05 a.u. and the increased dissociation energies are in the order of H2O, HDO, HTO, D2O, DTO, and T2O under the same external electric fields.