卤素氟化物ClFO3的结构与性能的理论研究

卤素氟化物是一类反应活性很强的物质,在诸多领域有重要应用。本文采用量子化学密度泛函理论（DFT）B3LYP/6-31G(2df)方法,对卤素氟化物ClFO3的七种异构体进行了几何优化和振动频率分析,结果表明它们均对应于势能面上的稳定构型。这七种异构体中,Cl原子作为中心原子,与1个F原子和3个O原子直接成键形成的分子结构能量最低,为最稳定结构。根据统计热力学原理,计算了标题物的标准热力学函数,包括摩尔热容（Cop,m）、摩尔熵（Som）和摩尔焓（Hom）。理论计算所得结构参数和与热力学函数均与文献报道的实验值相符,说明了所用理论方法的可靠性。借助于原子化反应和生成反应计算了其生成焓及其与甲烷和水反应的热效应。在DFT优化分子结构的基础上,采用力场方法得到ClFO3的最可能堆积方式属于Pbca空间群,进一步采用DFT GGA-RPBE方法优化其晶体结构,并计算能带结构和态密度,发现其带隙较宽（4.61eV）,表明其具有较好的稳定性。在Fermi能级附近,ClFO3晶体中的导带主要来自于O和F原子的2p轨道的贡献,而价带主要来自于Cl原子的2p轨道的贡献。     

Cu3Ti原子簇结构与光谱的密度泛函理论研究

异核金属合金是非常重要的材料,Cu3Ti具有形状记忆、高强度和声音吸收特性。由于实验中只观察到一条拉曼谱线,但其稳定结构并不清晰。文章利用密度泛函理论中的SVWN5,B3LYP和BPW91方法,分别采用lanl2dz,6-31g,6-311g,6-311g(d),6-311 g(2df)和6-311 g(3d2f)基组对Cu3Ti多种可能的结构和振动光谱进行了研究。结合实验结果分析,表明其基态为自旋多重度为4的e型C2v对称性结构,基组对于频率和原子间距的影响比较大;并与实验拉曼光谱进行了对比。     

手性二氢呋喃衍生物C21H21NO3的结构和性能的理论研究

用分子动力学模拟退火找出手性环丙烷螺环化合物（Ｃ２１Ｈ２１ＮＯ３）的最低能量构型后,用半经验量子化学方法ＡＭ１、ＰＭ３优化了该化合物的构型,优化计算所得的结构参数与Ｘ射线晶体测定结果基本一致,并对其进行了振动分析,指动分析,指认了该化合物各类型振 红外特征吸收峰。在此基础上用同样方法即分动力学、ＡＭ１、ＰＭ３预测了合成手性环丙烷螺环化验事物时伴随产生手性二氢呋喃衍生物（Ｃ２１Ｈ２１ＮＯ３）的结构参     

碳炔分子红外振动光谱的理论模拟研究

碳炔分子具有不同的结构，相应的红外谱图具有不同的振动吸收峰位。本文以GAUSSIAN98计算程序在HF水平选用6—31 G(d，p)基组对两种不同结构碳炔的红外光谱进行理论模拟计算。结果表明两种不同结构的碳炔分子的红外振动吸收峰位存在差异，不同共轭碳链长度影响红外吸收峰的峰位和峰强度。计算结果可应用于碳炔材料红外谱图的谱峰归属和分析。     

Al3Y化合物的晶体结构与电子结构

用全电子自洽总能LMTO方法研究了Al₃Y的三种(DO₁₉,L1₂和DO₂₂)相的电子结构。总能计算结果表明:在这三种相中六方DO₁₉相为最稳定的结构,这与实验观察一致。而且结构的稳定性强烈地依赖于对成键态的填充度,与E_F处的状态密度呈相反变化的关系。 关键词：     

钙钛矿结构ZrBeO3稳定性的第一性原理研究

基于密度泛函理论构建了钙钛矿结构ZrBeO3晶体模型,计算了该晶体模型结合能,表明了该构型热力学稳定性;计算出该结构在不同压力下的弹性常数,并据此计算了ZrBeO3的体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比、BH/GH(体模量/剪切模量)等参数,结果表明该材料具有机械稳定性,随着等静压力增加,材料由脆性向韧性转变;计算了零压下ZrBeO3的硬度,为34.5 GPa,表明该结构晶体应为超硬材料;计算了ZrBeO3的声子能谱,结果表明ZrBeO3在低温零压下热动力学不稳定,为此分析比较了不同压力下的声子能谱、不同原子轨道及化学键布居值,研究表明随着压力增加,Be原子sp杂化后形成的Be-O共价键成分增强、Zr-O键离子键成分增强,晶格动力学趋于稳定。     

LiTaO3晶体高压结构相变的理论研究

利用基于密度泛函理论的平面波赝势结合局域密度近似的从头算方法,计算了LiTaO3晶体在0~200 GPa压力范围内的冷压曲线(P-V/V0)和零温焓,以研究它的高压结构相变.参照同构体LiNbO3的高压相结构,对LiTaO3的菱形相(R3c对称群,室温大气压结构)和正交相(Pbnm对称群)进行计算.结果表明,菱形相压缩线与低压冲击实验数据和静压结果符合较好,而正交相压缩线与扣除热压贡献的高压冲击实验数据相符;正交相更难压缩且各轴向的压缩率不同,对应的常态密度比菱形相高约24%.理论预测的相变起始压力约为23 GPa.由此可见LiTaO3的冲击高压相具有正交对称性,与LiNbO3的室温高压相类似.     

AlF3基氟化物玻璃中Eu3+的光谱性质与局域结构的关系

报导了Eu^3 掺杂AlF3基氟化物玻璃材料的制备及其光谱性质与局域结构的关系。声子边带谱表明与稀土离子的电子跃迁相耦合的声子模式为Al-F的伸缩振动模,结合^151Eu的Mossbauer谱,进一步确认了Eu^3 在该玻璃基质中的配位状态。由发射光谱,根据AlF3晶体所属空间群中等效点系的对称性分析,通过对称性破缺可以推测Eu^3 在该玻璃体系中占据的格位主要为Ci和S6。     

有机阳离子对卤素钙钛矿太阳能电池性能的影响

采用第一性原理计算了CH_3NH_3PbI_3中有机部分CH_3NH_3~+和CH_3NH_3的静电特性.结果表明:CH_3NH_3~+具有强的亲电特性,CH_3NH_3的CH_3~-端具有弱亲电性,而NH_3~-端具有弱亲核性.发现在CH_3NH_3PbI_3中CH_3NH_3~+之间强静电排斥作用在相变中起着重要的作用,且在室温条件下CH_3NH_3~+在无机笼中具备活性和无序的特性,使得TiO_2/CH_3NH_3PbI_3异质结中n型TiO_2的电子通过界面扩散到CH_3NH_3PbI_3材料,并与CH_3NH_3~+结合形成CH_3NH_3,CH_3NH_3的静电特性导致在内建电场作用下更容易取向,取向的CH_3NH_3周围形成的静电场会变得更弱和更加均匀.这对无机框架上载流子的产生和传输更加有利,这样的异质结比传统的pn结具有更大优势.这是CH_3NH_3PbI_3太阳能电池高的光电转换效率的重要原因.     

左旋尤利沙星电子结构及ECD谱的理论研究

采用DFT及TD-DFT方法在B3LYP/6-311++G**水平对左旋尤利沙星的电子结构及ECD谱进行了理论研究. 研究发现,环A、环B、环C及羰基之间共轭,成刚性平面结构. 电子密度拓扑分析发现,H(23)与O(19)之间存在分子内氢键;水溶液中,分子内氢键作用加强,键长缩短为0.1624 nm,键鞍点电荷密度增加为0.0581 a.u.. 理论研究获得的ECD谱与实验谱基本吻合. 水溶液中,左旋尤利沙星在244 nm处存在负性康登效应,在253、278、333 nm处存在正性康登效应. 轨道成份分析显示,电子跃迁所涉及的轨道均为π轨道;因此,所有的康登效应均由π→π*荷移跃迁引起. 这些结论对于深入理解尤利沙星的电子结构和手性光学性质具有一定的意义.     

左旋尤利沙星电子结构及ECD谱的理论研究

采用DFT及TD-DFT方法在B3LYP/6-311+-G**水平对左旋尤利沙星的电子结构及ECD谱进行了理论研究.研究发现,环A、环B、环C及羰基之间共轭,成刚性平面结构.电子密度拓扑分析发现,H(23)与O(19)之间存在分子内氢键;水溶液中,分子内氢键作用加强,键长缩短为0.1624 nm,键鞍点电荷密度增加为0.0581 a.u..理论研究获得的ECD谱与实验谱基本吻合.水溶液中,左旋尤利沙星在244nm处存在负性康登效应,在253、278、333 nm处存在正性康登效应.轨道成份分析显示,电子跃迁所涉及的轨道均为π轨道;因此,所有的康登效应均由π→π*荷移跃迁引起.这些结论对于深入理解尤利沙星的电子结构和手性光学性质具有一定的意义.     

第一性原理研究霰石的电子结构和光学性质

采用线性缀加平面波方法,研究了霰行的主要成分CaCO3的电子结构和线性光学特性,结果发现,霰石的主要成分CaCO3是一种具有直接带隙4.29119 eV的化合物,在这种化合物中,C原子的2s态和O原子的2s态杂化形成了阴离子[CO3]2-,并解释了介电函数虚部主要峰的形成原因,同时计算和研究了霰石的吸收系数、能量损失系数、折射系数和湮灭系数等光学性质.     

RbMgF3 ：Ni2+ 体系晶格局域结构的EPR理论研究

在考虑掺杂晶体局域畸变的影响后, 建立了联系RbMgF₃: Ni²⁺体系的局域畸变结构与EPR谱间的关系, 并计算了RbMgF₃: Ni²⁺晶体在C_3v和D_3d对称下的零场分裂参量和g 因数. EPR谱的理论计算值与实验值符合甚好.      

C72O3的结构和光谱的理论研究

采用AM 1方法理论研究了C70 五元环酸酐衍生物C72 O3 的 8种可能异构体的结构和稳定性 ;以各异构体稳定构型为基础 ,分别用AM 1和ZINDO/CI方法计算了它们的振动光谱和电子光谱。结果表明 ,酸酐基团—C2 O3 主要加成在CⅠ CⅡ(异构体A)和CⅢ CⅢ(异构体B)键上形成闭环结构 ,异构体B的稳定性与实验已证实存在的异构体A十分相近 ;异构体A的振动光谱理论计算值与实验值符合较好 ,B的振动光谱理论计算值与A相似 ;对C72 O3 各异构体的电子跃迁进行了理论指认 ,讨论了其电子光谱的红移现象 ;其他异构体的振动和电子光谱属于理论预测。     

斜钨矿结构钨酸铅晶体电子结构和光学的偏振性质研究

利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,计算了完整的白钨矿结构和斜钨矿结构的钨酸铅（PbWO4）晶体的电子结构;模拟计算了复数折射率、介电函数及吸收光谱的偏振特性。分析了各个吸收光谱的峰值所对应的可能的电子跃迁以及钨酸铅晶体的偏振特性。钨酸铅晶体的光学性质的各向异性反映了钨酸铅晶体的品格结构的各向异性。计算结果表明：斜钨矿结构的钨酸铅晶体的光学性质与白钨矿结构的钨酸铅的光学性质之间存在明显的差异。这说明钨酸铅晶体是一种结构敏感的晶体;计算结果为研究钨酸铅晶体的光学性质与晶体结构之间的关系提供理论基础。     

高压下MgN8晶体结构理论模拟与物性研究

基于密度泛函理论第一性原理的方法,使用CALYPSO结构搜索技术结合VASP软件,在0~100 GPa压强范围内对MgN8的晶体结构进行预测,并对预测的结构进行系统研究。结果表明:在常压下,空间群为P4/mbm的α-MgN8晶体结构的焓值最低;当压强达到24.3 GPa和68.3 GPa时发生相变,分别相变成空间群为P4/mnc的β-MgN8相和空间群为Cmcm的γ-MgN8相,两次相变均为对应体积坍塌的一级相变。电子性质计算结果表明,α-MgN8相的导带与价带之间具有3.09 eV的带隙,表明该结构具有非金属性;β相和γ相具有明显的金属特征。Bader电荷转移计算表明,随着压力的增加,Mg原子向N原子转移的电荷逐渐增多。     

二维三维混杂及准三维嵌套复式光子晶体带隙研究

提出了由两套晶格嵌套组成的全新二维/三维混杂及准三维嵌套复式周期光子晶体结构,并通过理论计算获得了带隙位置主要取决于外周期晶格常量,内周期有助于获得超窄禁带的新型带隙特性.这种内外结构周期效应同时发挥带隙调制作用的性质是该类嵌套复式结构所特有.从理论上验证了嵌套结构利用小尺寸周期调制大波长禁带的可行性.     

Si(001)面上外延生长的Ru2 Si3电子结构及光学性质研究

基于第一性原理的赝势平面波方法,对异质外延关系为Ru2Si3(100)//Si(001),取向关系为Ru2Si3[010]//Si[110]正交相的Ru2Si3平衡体系下能带结构、态密度和光学性质等进行了理论计算.计算结果表明:当1.087 nm≤a≤1.099 nm时,正交相Ru2Si3的带隙值随着晶格常数a取值的增大而增大.当a取值为1.093 nm时,体系处于稳定状态,此时Ru2Si3是具有带隙值为0.773 eV的直接带隙半导体.Ru2Si3价带主要是由Si的3p,3s态电子及Ru 4d态电子构成;导带主要由Ru的4d及Si的3p态电子构成.外延稳定态及其附近各点处Ru2Si3介电函数的实部和虚部变化趋势基本一致,但外延稳定态Ru2Si3介电函数的曲线相对往低能区漂移,出现的介电峰减少且峰的强度明显增强.