巯基偶氮苯单分子电子传输的取代基效应

用密度泛函理论B3LYP/6-31G**计算巯基偶氮苯分子及分子离子的空间构型和电子结构, 研究取代基对巯基偶氮苯单分子电子传输的影响. 结果表明, 拉电子基(—COOH、—NO2)的引入, 可以提高巯基偶氮苯单分子电子传输体系的稳定性, 使体系LUMO的离域性增高、S原子反应活性增强、HOMO-LUMO能隙显著减小, 进而降低电子传输能垒, 有利于分子电子传输. 相同取代基的分子离子比分子具有更小的HOMO-LUMO能隙, S—Au键更易形成, 金属-分子-金属结构的电子传输性更强.     

巯基化合物结构对巯基/乙烯基共聚体系紫外光固化反应活性的影响

运用FTIR原位跟踪方法, 以巯基和碳碳双键官能团转化率做为检测指标, 研究了巯基化合物的结构对紫外光固化巯基/乙烯基共聚体系固化行为的影响. 在相同的反应条件下, 苯硫酚的反应活性明显低于硫醇的反应活性; 巯基化合物中吸电子基团(酯基)会使反应活性降低, 而推电子基团(异丙撑基)会使反应活性提高. 采用量子化学中密度函数理论B3LYP/6-31G*的方法和基组对巯基化合物中S与H的净电荷和键长计算结果表明：吸电子基团使S上的净电荷减少, 其与H的共价键键长缩短; 而推电子基团的作用则相反. 此结果佐证了FTIR的实验结果, 揭示了巯基化合物结构对巯基/乙烯基共聚体系紫外光固化反应活性的影响机理.     

单分子结的构筑及分子电导性质的测试

分子电子学已成为21世纪研究的热点. 通过将具有特定功能的分子连接在纳米尺度金属电极之间从而构筑包括分子导线、开关、整流器在内的各种分子尺度电子器件, 这引起了科学家们广泛的研究兴趣. 在分子电子学研究中, 构筑金属/分子/金属(MMM)分子结是研究分子器件中电子传输性质的关键. 尽管已经取得了很大的进展, 目前在纳米尺度下构筑稳定可靠的MMM分子结并测试单个分子的电学性质仍然面临很多挑战. 本文着重对单分子电学性质的测试技术和相关理论研究的最新进展以及存在的挑战做了概述.     

有机半导体Terazulene单晶双极电荷传输性质的理论研究

利用密度泛函方法计算Terazulene单晶的重组能和分子间电子耦合,结合Marcus电荷转移速率理论以及随机行走技术模拟电荷迁移率,分别研究Terazulene单晶中电子与空穴的角分辨各向异性迁移率及平均迁移率.结果表明,Terazulene单晶具有均衡的电子与空穴传输性质,并分析了具体原因.由于p型有机半导体Naphthodithiophene(NDT)的分子共轭长度与Terazulene接近,通过比较Terazulene单晶和NDT单晶中电荷传输的差异,从理论上理解分子结构对有机半导体材料电荷传输性能的影响.     

基于星射状三苯胺敏化剂的分子设计

以性能优良的三苯胺星射状分子WD8为母体,通过密度泛函理论方法,探讨了取代基团在不同位置时,对母体分子电子性质、光谱性质和电荷传输性能的影响.结果表明,取代基团位置的不同,对分子的前线分子轨道组成基本没有影响.当2-氰基-3-呋喃基-丙烯酸基团取代位置由对位变为间位时,分子的吸收范围最大.当2-氰基-3-呋喃基-丙烯酸基团和1个吩噻嗪-苯基团取代位置由对位变为间位时,分子的EHOMO最大,ELUMO和Eg最小,分子的最大吸收波长最长.当2-氰基-3-呋喃基-丙烯酸基团和2个吩噻嗪-苯基团取代位置由对位变为间位时,分子的电荷传输性能最强.     

C60系列螺亚甲基衍生物的电化学性质

考虑到在生物、新型材料等方面的应用，采用循环伏安(CV)的方法，系统研究了11个C60螺亚甲基衍生物的电化学性质. 分析比较了螺碳原子上所连不同基团的性质及链的长度等因素对C60得电子能力的影响.结果发现，引入推电子基团，如烷基，会使C60得电子能力降低，第一个还原电位有较大的负移；引入具有拉电子性质的基团，如羧酸酯基，则会部分抵消由于C60共轭结构被破坏而引起的电位负移，结果使得电位负移值减少.增加引入基团链的长度对C60的得电子的能力影响较小.同时，对于因电化学反应所引起的异构化而使还原峰发生分裂的现象作了解释.     

亚硒酸钠在L-半胱氨酸自组装类生物膜修饰电极上的电化学行为

利用L-半胱氨酸自组装膜修饰金电极(L-Cys,Au/SAMs), 在0.05mol/L H_2SO_4 底液中研究了 Na_2SeO_3 的电化学特性.在0.00～1.30 V (vs. SCE) 电位范围内对微量Na_2SeO_3进行循环伏安扫描,发现L-Cys, Au/SAMs修饰电极在峰电位0.89 V处有灵敏的Se的氧化溶出峰.通过比较裸金电极和修饰电极在Na_2SeO_3 溶液中的电化学特性发现,修饰电极通过巯基中的S与Na_2SeO_3发生氧化还原作用生成Se,且修饰电极对沉积在电极表面的Se的氧化过程具有催化作用.根据Na_2SeO_3在单分子膜上的电化学行为,提出了单分子膜中硫(Au-S)与Se(Ⅳ)作用生成Se的反应机理、Se电化学催化氧化机理及巯基化合物通过生成纳米硒生物吸收Se的类生物膜模型.     

含三嗪或查尔酮结构聚对亚苯基亚乙炔基的合成及其荧光特性

聚对亚苯基亚乙炔基(polyphenyleneethynylene,PPE)是主链由苯环与乙炔基交替相联的线型聚合物,其共轭主链的电子流动性好,在溶液中有较高的荧光量子效率,具有独特的光电性能,已在分子导线、分子传感器、液晶显示、发光二极管和能量传输材料等领域得到应用[1~4].在聚对亚苯基亚     

偶氮苯衍生物自组装单分子膜中的分子取响

利用反射红外光谱研究了金表面一系列具有不同碳链长度的偶氮苯巯基衍生物的自组装单分子膜.通过对比各向同性样品的透射谱和单分子膜的反射谱中各个吸收峰强度,定量地研究了分子中各部分的取向与分子结构的关系.我们分别提出了烷基链和偶氮基团取向计算的方法,利用该方法成功地求得了分子中各部分在膜的倾角.结果显示,当分子中烷基链长度增大时,碳链和偶氮苯基团相对于法线的倾斜逐渐加剧.这种倾角的变化归因于分子中碳链间范德华引力增大时,引起分子逐渐倾斜以达到最佳的范德华接触.同时研究发现,烷基链和偶氮基团受碳长度变化的影响并不相同.当分子中亚甲基数目增多时,烷基链的倾角迅速增大而偶氮苯倾角的增大则相对缓慢,这反映了它们在空间需求和本身刚性上的不同。     

金纳米团簇功能化及其在生物医学中的应用

对单分子层保护的金纳米团簇(Au-MPCs)进行化学修饰,可制成多元单层修饰的金纳米团簇（Au-MMPCs）。常用的修饰方法为配体交换法,这种方法用带有生物活性基团的巯基化合物或二硫化合物取代Au-MPCs表面的配体分子,形成多元单层修饰的金纳米团簇。巯基化合物或二硫化合物中的生物活性基团可使所制备Au-MMPCs与蛋白质、核酸或细胞膜等作用,使Au-MMPCs具有相应的生物活性,从而能广泛应用于细胞转染、药物传输、酶活性调控等生物医学领域。本文介绍了用Brust-Schiffrin法制备Au-MMPCs的机理及影响因素,基于Au-MMPCs的方法及相关机理,综述了Au-MMPCs在生物医学中的应用。     

偶氮苯衍生物自组装单分子膜中的分子取响

利用反射红外光谱研究了金表面一系列具有不同碳链长度的偶氮苯巯基衍生物的自组装单分子膜.通过对比各向同性样品的透射谱和单分子膜的反射谱中各个吸收峰强度,定量地研究了分子中各部分的取向与分子结构的关系.我们分别提出了烷基链和偶氮基团取向计算的方法,利用该方法成功地求得了分子中各部分在膜的倾角.结果显示,当分子中烷基链长度增大时,碳链和偶氮苯基团相对于法线的倾斜逐渐加剧.这种倾角的变化归因于分子中碳链间范德华引力增大时,引起分子逐渐倾斜以达到最佳的范德华接触.同时研究发现,烷基链和偶氮基团受碳长度变化的影响并不相同.当分子中亚甲基数目增多时,烷基链的倾角迅速增大而偶氮苯倾角的增大则相对缓慢,这反映了它们在空间需求和本身刚性上的不同。     

不同低聚乙二醇链长的聚对亚苯基亚乙烯基类交替型发光共聚物

合成了3种分子主链由1,4二苯乙烯基苯(DSB,聚对亚苯基亚乙烯基PPV三单元的低聚物)与不同长度的离子传导型隔离链段低聚乙二醇(OEO,或聚氧乙烯)组成的交替型蓝色发光共聚物DSB二缩三乙二醇(TEO)、DSB五缩六乙二醇(SEO)和DSBPEG1500.研究了3种聚合物在其氯仿溶液中的电荷传输机理.通过多种手段考察了不同长度的OEO链段对聚合物的结晶能力、相结构以及其对锂盐溶解能力的影响,并讨论了此类材料的合理结构设计原则.以DSBTEO为发光层材料,装配了电致发光器件.     

不同取代基巯基偶氮苯甲酸TiO2光催化降解的密度泛函理论研究

以TiO2为光催化剂,对含六种不同取代基的巯基偶氮苯甲酸进行了光催化降解实验,并采用量子化学密度泛函理论B3LYP/6-31G**计算了巯基偶氮苯甲酸的电子结构,研究了巯基偶氮苯甲酸中推、拉电子取代基对其光催化降解活性的影响.结果表明,拉电子基(-COOH或-SO3H)的引入使巯基偶氮苯甲酸的偶极矩增大,绝对电负性减小,最高占有轨道能量升高,HOMO-LUMO能隙和C-N键的键级降低,从而提高了巯基偶氮苯甲酸的光催化降解活性,而分子中推电子基团的影响则相反.     

四硫富瓦烯作为染料敏化太阳能电池有机染料电子给体的理论研究(英文)

为了研究四硫富瓦烯(TTF)基团对有机染料敏化剂光电性能的影响,以咔唑染料Dye 1为原型,引入TTF基团作为电子给体,设计了咔唑染料Dye 2.采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别计算模拟了纯染料分子和吸附团簇(TiO2)9后的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见吸收光谱,采用周期性密度泛函理论计算模拟染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌.结果发现:在有机染料中引入TTF基团有助于有机染料敏化剂在二氧化钛表面的抗团聚作用和分子内的电荷转移;最为重要的是,TTF基团的强给电子能力极大地增强了有机染料敏化剂的光捕获能力.所有的计算结果表明,TTF基团是一种非常有潜力改善染料敏化剂光电性能的给电子基团.     

四硫富瓦烯作为染料敏化太阳能电池有机染料电子给体的理论研究

为了研究四硫富瓦烯(TTF)基团对有机染料敏化剂光电性能的影响,以咔唑染料Dye 1 为原型,引入TTF基团作为电子给体,设计了咔唑染料Dye 2. 采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别计算模拟了纯染料分子和吸附团簇(TiO₂)₉后的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见吸收光谱,采用周期性密度泛函理论计算模拟染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌. 结果发现：在有机染料中引入TTF基团有助于有机染料敏化剂在二氧化钛表面的抗团聚作用和分子内的电荷转移;最为重要的是,TTF 基团的强给电子能力极大地增强了有机染料敏化剂的光捕获能力. 所有的计算结果表明,TTF基团是一种非常有潜力改善染料敏化剂光电性能的给电子基团.     

分子自组装单层膜的表面浸润性研究现状和展望

立足于分子自组装单层膜的制备及结构, 讨论了分子自组装单层膜的头基基团与基底的作用机理、 主链与环境的温度依赖关系, 特别是其端基基团的化学性质及构象对表面浸润行为的影响. 重点讨论了分子自组装单层膜的端甲基基团对表面能的贡献、 极性端基基团与水分子之间的相互作用以及自组装单层膜表面的分子尺寸粗糙度对表面浸润的影响. 最后, 基于理论和实验基础对以上问题提出新的认知与看法, 并对未来该领域发展的机遇与挑战进行了展望.     

基于裂结技术的单分子化学反应研究进展综述

<正>随着单分子尺度电学表征技术的快速发展,单分子电子学的研究已经不再局限于分子电子器件的研究范畴,也成为了单分子尺度化学研究的重要工具。借助单分子尺度电学表征方法,研究人员可以将待测分子体系两端修饰诸如硫醇或者吡啶等锚定基团,通过这些基团与金属电极的相互作     

茂铁类单分子结电子传输性质的研究进展

分子导线是构成分子器件的关键部分,它的发展有望解决未来将要面临的电子器件尺寸即将达到理论极限而无法满足人们更高需求的问题.茂铁类分子凭借优秀的物理、化学性质被广泛应用于非线性光学、分子电子学等领域.在过去的十多年里,茂铁基团的引入构建了多种结构新颖的分子导线,为单分子器件的基础研究做出了巨大贡献.然而对于茂铁类分子导线的研究,大多集中于其异茂环取代的衍生物,同茂环取代的衍生物因合成较为困难,并没有受到研究者们的关注.根据分子的结构特征,将茂铁类分子导线分为π共轭型与非π共轭型两大类.以分子的构效关系为主线,对近十几年来茂铁类单分子结电子传输性质方面的工作进行了概括与总结,期望为未来茂铁类分子导线的研究提供借鉴.     

苯并咪唑类缓蚀剂缓蚀性能的理论评价

采用量子化学计算和分子动力学模拟相结合的方法, 对2-巯基苯并咪唑(A)、2-氨基苯并咪唑(B)、2-甲基苯并咪唑(C)和苯并咪唑(D)等四种缓蚀剂抑制HCl对碳钢腐蚀的性能进行理论评价, 并对其缓蚀机理进行分析. 全局活性指数的计算表明, 四种分子中, 2-巯基苯并咪唑分子具有最强的反应活性; 对于其他三种分子, Fukui指数和全电子密度分布指出, 2-氨基苯并咪唑具有两个亲电攻击中心, 可在金属表面形成双中心吸附, 其缓蚀性能应优于2-甲基苯并咪唑和苯并咪唑; 缓蚀剂分子与三层铁原子表面相互作用的分子动力学模拟进一步确认2-甲基苯并咪唑比苯并咪唑在金属表面吸附更稳定. 综合量子化学计算和分子动力学模拟的计算结果, 四种缓蚀剂分子缓蚀效率的顺序应为A>B>C>D, 缓蚀性能的理论评价结论与实验结果相吻合.     

9,10-二(苯亚甲基-硫亚甲基)蒽的合成及其对Cu2+的识别

荧光分子开关和分子识别是超分子化学的重要组成部分。蒽环作为一个优良的荧光基团被广泛应用于分子开关的设计及分子识别中。Resorci-narenes母体衍生物的合成研究中采用蒽环作为荧光基团已被报道多次[1-4],Luigi Fabbrizzi合成的多氨基蒽衍生物[5]对Zn2 具有良好的PET效应。蒽系荧光分子在分子逻辑门系统中日益受到了研究者的重视,de Silva等在研究中发现一蒽环化合物[6]在Mg2 作用存在OR逻辑行为。在后续研究中发现两类蒽环化合物在一定条件下分别存在AND[7]和NOR[8]逻辑行为。在分子识别的研究中,Shin-ichi Sasaki合成的含穴状…