4氢-吡喃-4-硫酮1(n-π*),1Ag-(π→π*)和1Bu+(π→π*)等的激发态特征

理论上4氢-吡喃-4-硫酮的激发态特征用量子化学方法以及二维实空间分析法和三维立体实空间分析法加以研究.理论上的结果揭示1(n→π*)和1Ag-(π→π*)激发态是分子内电荷转移(ICT)激发态,而1Bu (π→π*)激发态是离域激发态.它们的跃迁偶极矩的强度和方向用三维密度跃迁(TD)加以解释,用三维电荷密度差(CDD)观察分子间电荷转移(ICT)的激发态特征或局部激发态特征.用二维实空间分析法研究电子.空穴相关性,离域化和激子的尺寸.     

经式8-羟基喹啉铝的光谱与激发性质密度泛函

经式8-羟基喹啉铝(mer-Alq3)是一种光电性能优良的小分子有机半导体发光材料.本文采用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G*方法和基组对其进行结构优化,计算并研究了该分子的红外光谱、拉曼光谱和前线轨道.计算得到的红外光谱、拉曼光谱均与实验相符.前线轨道表明基态最高占据轨道(HOMO)的电子云主要集中在苯酚环,最低未占据轨道(LUMO)的电子云主要集中在吡啶环.用含时密度泛函理论(TDDFT)计算得到紫外-可见吸收光谱,采用空穴-电子分析法研究了电子激发特征.结果表明:电子从基态到激发态的跃迁,主要是8-羟基喹啉环内或环间的电荷转移,以π-π*跃迁为主,包括局域激发和电荷转移激发两种类型.本工作对mer-Alq3分子发光机理提出更深入的认识,能为进一步提高该分子发光效率和调控分子的发光范围提供一定的理论指导.     

分子间相互作用对有机分子发光性质的影响

有机固态发光材料因其在显示器、激光和光通信等领域的应用前景而受到越来越多的关注. 与单分子相比,有机固态中存在各种弱分子间相互作用,这些相互作用有时会对激发态性质和能量耗散途径产生较大的影响,从而产生较强的荧光或磷光. 因此揭示有机固态发光的内在机制是非常必要的. 本综述通过总结从单分子到聚集态激发态的几何结构、电子结构、电子振动耦合和能量耗散动力学的变化,简要概括了分子间相互作用如何诱导有机固体产生强荧光、热激活延迟荧光和室温磷光. 本综述希望能帮助深入理解有机固体的激发态特性,从而为设计优秀的固态发光材料提供思路.     

胆红素分子激发态性质的密度泛函理论研究

胆红素是人体胆汁中的主要色素,与人体健康密切相关.结合荧光蛋白的胆红素分子代表一类新型荧光发色团,在生物成像和生物传感领域有着重要应用.本文结合隐式溶剂模型和线性响应含时密度泛函理论方法计算了胆红素分子最低单重激发态的垂直激发能、振子强度和垂直发射能.以实验测量值和高水平RIADC(2)计算值作为参考,系统考察了一系列密度泛函方法的预测表现,结果发现最优化调控区间分离密度泛函方法整体表现最优,预测的绝对误差和相对误差最小.这得益于泛函中包含适宜的准确交换项比例能够产生既不离域也不局域的电子结构.在最优化调控泛函方法计算的波函数基础上,基于空穴-电子分析和片段间电荷转移方法定量表征了胆红素分子最低单重激发态,发现其具有杂化局域-电荷转移的激发特征.相信本工作可以为今后研究胆红素分子的激发态动力学过程和光谱性质提供重要理论依据,该最优化调控理论模型也可以为接下来其他生物分子体系的激发态性质研究提供可靠、高效的理论工具.     

采用密度泛函理论研究二甲基胺-二苯甲酮的分子内电荷转移激发态氢键

利用(含时)密度泛函理论研究了二甲基胺-二苯甲酮(DMABP)及其氢键二聚物DMABP-MeOH的光物理性质和弛豫动力学过程. 结果表明,在非极性和非质子性溶剂中,DMABP分子的第一和第二激发态跃迁同时具有局域激发和分子内电荷转移的特征;在极性质子性溶剂中,分子间氢键C=O…H-O的形成增加了这两个最低激发态之间的能量差,使DMABP-MeOH的第一激发态具有较强极性的分子内电荷转移特性. 通过计算DMABP和DMABP-MeOH分子的激发态构型弛豫势能曲线研究了激发态动力学弛豫过程. 结果表明,通过扭     

具有电子推拉结构的多支化分子的光物理特性的研究

利用稳态光谱和飞秒时间分辨荧光亏蚀的技术,研究了不同溶剂中一系列有分子内电荷转移特性的分子的结构与光物理性质的关系,研究体系为三苯胺作为电子给体,2,1,3-苯并噻二唑作为受体的单支分子及其对应的两支和三支分子. 并结合TD-DFT计算进一步解释了实验中所观察到的现象. 三个分子相似的吸收和荧光光谱以及强的溶剂依赖光谱特性表明两支与三支分子激发态与单支分子相似,表明激发态都定域在其中一支上. 激发时多支分子内发生多维电荷转移,然后快速地定域到某一支上发射. 另一方面多支分子相对于单支分子吸收和发射光谱的红     

吩噻嗪衍生物的分子内电荷转移激发态的特性

合成了一系列的N-10位取代的吩噻嗪给体受体化合物,这些受体包括苯、苯甲醚、吡啶、萘、苯乙酮和苯乙腈.研究了不同极性溶剂中这些化合物的分子内的光诱导电荷转移现象.稳态荧光的溶剂化效应和较大的Stokes位移清楚表明,仅仅后四种吩噻嗪衍生物的激发态存在着分子内的电荷转移,而苯和苯甲醚取代吩噻嗪因为受体部分氧化电势低,所以不具有这种特性.修正过的Lippert-Mataga公式被用来分析Stokes位移值,从而获得激发态偶极矩.较大的激发态偶极矩说明在激发态时这四种给体受体化合物体系内发生了完全的电子转移.氧化还原电势的数据表明基态时这四种衍生物给体受体部分的作用比较弱.分析荧光光谱获得的结果说明伴随着电荷转移这四种衍生物的激发态构型变化比较小,给体和受体间的扭转角在电荷转移后的激发态与在基态时相似.     

4氢-吡喃-4-硫酮~1(n→π*),~1A_g~-(π→π*)和~1B_u~+(π→π*)等的激发态特征(英文)

理论上4氢-吡喃-4-硫酮的激发态特征用量子化学方法以及二维实空间分析法和三维立体实空间分析法加以研究.理论上的结果揭示^1（n→π^＊）和^1Ag^-（π→π^＊）激发态是分子内电荷转移（ICT）激发态,而^1Bu^＋（π→π^＊）激发态是离域激发态.它们的跃迁偶极矩的强度和方向用三维密度跃迁（TD）加以解释,用三维电荷密度差（CDD）观察分子间电荷转移（ICT）的激发态特征或局部激发态特征.用二维实空间分析法研究电子-空穴相关性,离域化和激子的尺寸.     

密度泛函理论研究有机太阳能电池界面的激子分离及电荷转移速率:DR3TBDT/PC60BM 体系

本文选择DR3TBDT/PC60BM体系为模型,采用量子化学中的密度泛函理论方法,分别计算了孤立的给受体分子以及复合物的基态结构性质、吸收性质、激发态电荷转移,并通过Rehm-Well表达式,Marcus理论的双势阱、双球棍模型以及广义的Mulliken-Hush (GMH)模型分别计算了电子转移和电荷重组过程中的Gibbs自由能变、内外重组能以及电子耦合,最后通过Marcus电子转移速率方程得出了界面的电荷转移和重组速率,从动力学角度为新材料的设计提供了理论表征手段.     

密度泛函理论研究有机太阳能电池界面的激子分离及电荷转移速率:DR3TBDT/PC60BM体系

本文选择DR3TBDT/PC60BM体系为模型,采用量子化学中的密度泛函理论方法,分别计算了孤立的给受体分子以及复合物的基态结构性质、吸收性质、激发态电荷转移,并通过Rehm-Well表达式,Marcus理论的双势阱、双球棍模型以及广义的Mulliken-Hush(GMH)模型分别计算了电子转移和电荷重组过程中的Gibbs自由能变、内外重组能以及电子耦合,最后通过Marcus电子转移速率方程得出了界面的电荷转移和重组速率,从动力学角度为新材料的设计提供了理论表征手段.     

多阶有序钙钛矿多铁性材料的高压制备与物性

钙钛矿是研究磁电多铁性最重要的材料体系之一.由于高的结构对称性,在以往的立方钙钛矿晶格中尚未发现多铁现象.另外,现有的单相多铁性材料很难兼容大电极化和强磁电耦合,严重制约多铁性材料的潜在应用.本文简单综述了利用高压高温条件制备的两个多阶有序钙钛矿氧化物的磁电多铁性质.在具有立方晶格的多阶钙钛矿LaMn_3Cr_4O_(12)中,观察到自旋诱导的铁电极化,表明该材料是第一个被发现的具有多铁性的立方钙钛矿体系.在另一个多阶有序钙钛矿BiMn_3Cr_4O_(12)中,随温度降低该材料依次经历了I类多铁相和II类多铁相.正因为这两类不同多铁相的同时出现,BiMn_3Cr_4O_(12)同时展示了大的电极化强度和强的磁电耦合效应,并且通过不同的电场调控可实现四重铁电极化态,为开发多功能自旋电子学器件与多态存储提供了先进的材料基础.     

Magnetoelectric multiferroicity and quantum paraelectricity in hexaferrites

Multiferroic materials with coexisting ferroelectric and magnetic orders have attracted tremendous research interests because of their intriguing fundamental physics as well as potential applications in the next-generation multifunctional devices. Hexaferrites with conical magnetic structures are among the most promising single-phase multiferroics because strong magnetoelectric effects can be achieved in them from low temperatures up to room temperature in low magnetic fields. In this review, after briefly introducing the background on multiferroics and classification of hexaferrites, we summarize recent progress in multiferroic hexaferrites, including the mechanisms of spin-induced ferroelectricity, the magnetoelectric phase diagram, giant direct and converse magnetoelectric effects. Furthermore, we present a new mechanism of magnetic-ion-induced displacive polarization in hexaferrites, which leads to quantum paraelectricity and quantum electric-dipole liquid in M-type hexaferrites.     

多铁异质结构中逆磁电耦合效应的研究进展

电场调控磁性能够有效降低功耗,在未来低功耗多功能器件等方面具有巨大的潜在应用前景.铁磁/铁电多铁异质结构是实现电场调控磁性的有效途径,其中室温、磁电耦合效应大的应变媒介磁电耦合是最为活跃的研究领域之一.本文简要介绍在以Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))_(0.7)Ti_(0.3)O_3为铁电材料的多铁异质结构中通过应变媒介磁电耦合效应对磁性、磁化翻转及磁性隧道结调控的研究进展.首先讨论了多铁异质结构中电场对磁性的调控;之后介绍了电场调控磁化翻转的研究进展及理论上实现的途径;然后简述了电场对磁性隧道结调控的相关结果;最后在此基础上,对多铁异质结构中电场调控磁性及磁性器件进行了总结和展望.     

顺磁性La2/3Sr1/3MnO3层对Bi0.8Ba0.2FeO3薄膜多铁性能的影响

界面效应在提升异质结构材料的多铁性能方面有着重要的作用. 本文采用脉冲激光沉积技术在SrTiO₃(STO)基片上制备了Bi_0.8Ba_0.2FeO₃(BBFO)/La_2/3Sr_1/3MnO₃(LSMO)异质结. X-射线衍射图谱表明异质结呈现单相外延生长, 利用高分辨透射电镜进一步证实了BBFO为四方相结构. X-射线光电子能谱证实异质结中只存在Fe³⁺ 离子, 没有产生价态的变化, 揭示了异质结铁电和铁磁性的增强与BBFO/LSMO的界面有关. 同时, 测试了磁电阻(MR)和磁介电(MD), 当磁场强度为0.8 T, 温度为70 K时, MR约为-42.2%, MD约为21.2%. 并且发现在180 K时出现磁相的转变. 实验结果揭示出异质界面效应在提升材料的多铁性和磁电耦合效应方面具有超常的优点, 是加快多铁材料实际应用的有效途径.     

Critical thickness for ferroelectricity and magnetoelectric effect in multiferroic tunnel junction with symmetrical and asymmetrical electrodes

The critical thickness for ferroelectricity and magnetoelectric effects have been investigated for the multiferroic tunnel junction with symmetric and asymmetric metallic electrodes based on density functional theory. The ferroelectric polarization of a barrier is still retained down to 2 unit cells scale for the asymmetric multiferroic tunnel junction. The greater cause, leading to the reduction, or even complete elimination for the critical thickness, is the difference in the work function for the two asymmetrical electrodes. In addition, the effect of magnetoelectric coupling is obvious. The asymmetric multiferroic tunnel junction provides the possibility for the miniaturising and multifunctional spin electronic devices.     

Artificial multiferroic heterostructures for an electric control of magnetic properties

The control of magnetism by electric fields is an important goal for future low-power spintronics devices. This partly explains the intensified recent interest for magnetoelectric multiferroic materials and heterostructures. The lack of ferro- or ferrimagnetic–ferroelectric materials with large magnetoelectric coupling between the two orders has spurred intensive research on artificial multiferroics combining ferroelectric or piezoelectric materials and ferromagnets. In this paper we review synthetically the potential of thin-film-based heterostructures in which a magnetic film is in contact with a ferroelectric or piezoelectric one to obtain an electric control of magnetic properties. This electric control either results from a strain-induced magnetoelectric coupling, a charge-driven one, or from the modulation of an interfacial exchange-bias interaction.     

Emergent ferroelectricity in disordered tri-color multilayer structure comprised of ferromagnetic manganites

Multiferroic materials,showing the coexistence and coupling of ferroelectric and magnetic orders,are of great technological and fundamental importance.However,the limitation of single phase multiferroics with robust magnetization and polarization hinders the magnetoelectric effect from being applied practically.Magnetic frustration,which can induce ferroelectricity,gives rise to multiferroic behavior.In this paper,we attempt to construct an artificial magnetically frustrated structure comprised of manganites to induce ferroelectricity.A disordered stacking of manganites is expected to result in frustration at interfaces.We report here that a tri-color multilayer structure comprised of non-ferroelectric La_(0.9)Ca_(0.1)MnO_3(A)/Pr_(0.85)Ca_(0.15)MnO_3(B)/Pr_(0.85)Sr_(0.15)MnO_3(C) layers with the disordered arrangement of ABC-ACBCAB-CBA-BAC-BCA is prepared to form magnetoelectric multiferroics.The multilayer film exhibits evidence of ferroelectricity at room temperature,thus presenting a candidate for multiferroics.     

Magnetic-field-induced electric polarization in multiferroic nanostructures

Magnetic-field-induced electric polarization in nanostructured multiferroic composite films was studied by using the Green's function approach. The calculations showed that large magnetic-field-induced polarization could be produced in multiferroic nanostructures due to enhanced elastic coupling interaction. Especially, the 1-3 type films with ferromagnetic nanopillars embedded in a ferroelectric matrix exhibited large magnetic-field-induced polarization responses, while the 2-2 type films with ferroelectric and ferromagnetic nanolaminates showed much weaker magnetoelectric coupling and lower magnetic induced polarization due to large in-plane constraint effect, which was in agreement with the recent observations.     

Detection of coherent magnons via ultrafast pump-probe reflectance spectroscopy in multiferroic Ba0.6Sr1.4Zn2Fe12O22

We report the detection of a magnetic resonance mode in multiferroic Ba0.6Sr1.4Zn2Fe12O22 using time-domain pump-probe reflectance spectroscopy. Magnetic sublattice precession is coherently excited via picosecond thermal modification of the exchange energy. Importantly, this precession is recorded as a change in reflectance caused by the dynamic magnetoelectric effect. Thus, transient reflectance provides a sensitive probe of magnetization dynamics in materials with strong magnetoelectric coupling, such as multiferroics, revealing new possibilities for application in spintronics and ultrafast manipulation of magnetic moments.     

1-3型纳米多铁复合薄膜中电场诱导的磁化研究

运用Landau-Devonshire热力学唯像理论,考虑铁电相和铁磁相的电致伸缩、磁致伸缩效应以及产生于铁电/铁磁和薄膜/基底界面的弹性应力作用,两次重整介电和磁作用系数得到了这种多铁系统在Landau自由能函数下的本征二次方磁电耦合形式,从而研究了外延1-3型纳米多铁复合薄膜中极化、磁化随薄膜厚度、温度的变化以及该薄膜中外加电场诱导的磁化变化.结果表明薄膜平面内的应压力的弛豫使得磁化强度和极化强度随薄膜厚度的增加而减少,外加电场不仅能诱导铁电相极化场翻转,而且由于铁电和铁磁相界面竖直方向的弹性耦合导致 关键词： 多铁 磁电效应 磁致伸缩 薄膜