丙酮分子团簇结构的量子化学从头计算研究

采用HF/ 3 2 1G 方法对丙酮分子团簇体系 (CH3 COCH3 ) n(n =2— 5 )进行了全优化 .用密度泛函B3LYP/ 6 31+G 方法计算了各个体系的总能量 .通过计算不同体系的振动频率 ,确定得到的结构是否对应于体系的稳定构型 .对计算结果进行了分析和讨论 ,结果表明 ,环形结构较线形结构更为稳定 . The acetone clusters are studied by ab initio calculations. HF/3-21G * method is used to optimize the configurations for all kinds of systems. B3LYP/6-31+G ** method is adopted to calculate the total energy of the systems. We also calculate the vibration frequencies in order to investigate whether the system correspondes to stable geometries. All results show that ring structure is more stable than linear structure for the acetone clusters of (CH 3COCH 3) n(n=2, 3, 4, 5).     

β-榄香烯振动光谱的量子化学从头计算

利用G98及GAMESS从头计算程序的RHF／6－31方法,对β－榄香烯的全部振动基频作了计算,并与实测红外光谱做了对比,归属了它们的振动模式,讨论了它们的特征基频,并对理论计算的振动频率进行了标度校正。     

水溶液体系铝硅酸钠微结构的拉曼光谱和量子化学从头计算研究

选取了代表性水溶液体系铝硅酸钠的典型试样:铝酸钠溶液、硅酸钠溶液、铝硅酸钠溶液,分别测定了它们的拉曼光谱。构建了系列铝硅酸钠溶液微结构模型,应用量子化学从头计算方法优化了空间几何构型,并计算了其拉曼光谱,计算结果分别与相应试样的实验拉曼光谱进行对比。结果表明:在高浓度条件下,铝酸钠溶液中铝物种的主要存在形式是Al(OH)-4(Q0)和Al2O(OH)2-6(2Q1),低浓度时只存在Q0结构的铝酸根离子,以4Q0聚集态的四水合分子形式存在;在2.0M Na2SiO3溶液中,硅酸钠团簇结构可能的存在形式是四水合Na2H2SiO4;在铝硅酸钠溶液中,铝硅酸根离子的形态是由Si-O-Si和Al-O-Si键以不同铝硅原子配比相互连接形成的环状或链状结构。     

相对论赝势的从头计算法研究铀酰离子电子结构

用相对论赝势的从头算法研究了铀酰离子的几何构和电子结构,得到了与实验数据较一致的键长、键角和ＩＲ振动频率。铀氧间以Ｕ５ｆ与Ｏ２ｐ相互为主,Ｕ６ｄ、Ｏ２ｐ间的键合较小;同时,Ｕ６ｐ、Ｕ７ｓ、Ｕ６ｄ、、Ｕｓｄ杂化轨道与Ｏ２ｓ间也有强的相互作用。不同自旋多重度时对铀酰离了聪以有量计算结果表明,ＵＯ２＾２＋的基态为＾１Σｇ＾＋的基态为＾１Σｇ＾＋的可能性更大。     

AunPt-阴离子小团簇的量子化学研究

在相对论有效势(RECP)近似下,用基于密度泛函理论(B3LYP)的从头计算方法和LANL2DZ基组,系统研究了阴离子团簇AunPt-(n=1-5)g能的几何构型和电子态,确定了低能量异构体.结果表明.AunPt-团簇的剩余电子改变了中性团簇AunPt的稳定结构,这种影响随团簇体积的增大而减小.     

构建光谱学精度的从头算偶极矩函数的基组依赖性

最近,人们对使用理论方法构建偶极矩函数给予了更多关注. 然而,构建偶极矩函数的计算方法并没有像势能面的计算方法那样得到充分测试. 本文以Ar-He为例,测试了如何用从头算方法构建达到光谱学精度的偶极矩函数. 特别关注了基组依赖性,即偶极矩函数随基组大小、基组叠加误差和键函数的收敛性. 本文还测试了显相关的方法在构建偶极矩函数的表现,相比传统方法,显相关方法在更小的基组即可收敛. 本文为使用不同从头算方法构建偶极矩函数提供了直观的对比.     

FLiNaK-ZrF_4体系的Raman光谱及量子化学计算研究

本文采用量子化学从头计算方法对FLiNaK-ZrF_4体系中锆的不同配位结构及不同阳离子的影响进行了模拟计算,锆的配位数与其特征峰的峰位呈线性关系。对不同配比的FLiNaK-ZrF_4体系样品进行拉曼光谱实验,结果表明,随着ZrF_4含量的增加,体系中自由F-浓度减小,导致锆的配位数降低并出现桥氟结构。高温熔融状态下,FLiNaK-0.37ZrF_4样品中六配位结构分解形成五配位和七配位结构。     

乙醚团簇的激光电离质谱及从头计算

应用激光多光子电离质谱与超声脉冲分子束技术研究了乙醚团簇，实验中观测到乙醚的碎片离子以及强度较小的(E)H⁺，(E)^＋₂和(E)₂H⁺(E代表CH₃CH₂OCH₂CH₃)，没有发现更大尺寸的团簇离子.结合从头计算理论，在B3LYP/6-311++G(d,p 关键词： 乙醚团簇 偶极-偶极相互作用 从头计算     

InSb的Li嵌入电压轮廓曲线从头计算

InSb是很有应用前途的Li离子电池非碳类负极材料. 使用基于密 度泛函理论的第一原理赝势法，计算了InSb 在Li嵌入时的125种不同情况下的总能、形成能 以及平衡体积等，进而参考电压轮廓实验曲线，筛选出了若干条理论上可能的反应路径，得到了Li嵌入时的电压轮廓曲线. 结果表明，从体InSb相到Li＿3Sb相之间没有中间经历五个相及五个相以上的反应路径；中间经历一个相的最可能反应过程为Li+In＿4Sb＿4→Li＿1In＿4Sb＿4,11Li+Li＿1In＿4Sb＿4→Li＿12Sb＿4+4In；中间经 历四个相的仅有一条反应路径：Li+In＿4Sb＿4→Li＿1In＿4Sb＿4,2Li+Li＿1In＿4Sb＿4→ Li＿3In＿4Sb＿4,4Li+Li＿3In＿4Sb＿4→Li＿7In＿3Sb＿4+In,3Li+Li＿7In＿3Sb＿4→Li＿10In＿2Sb＿4+In,2Li+Li＿10In＿2Sb＿4→Li＿12Sb＿4+2In. 关键词： InSb Li嵌入 电压轮廓曲线 从头计算     

磷硅酸盐微结构及其拉曼光谱的量子化学计算

构建了系列典型的磷硅酸盐团簇结构模型,应用量子化学从头计算方法研究了磷硅酸盐的精细结构,选用Restricted Hartree-Fock(RHF)方法以及6-31G(d)基组优化空间几何构型,并计算了其拉曼光谱,同时引入硅氧四面体应力指数(SIT)分析和讨论了磷氧四面体对硅氧四面体微环境的影响。研究表明,磷硅酸盐高频区硅氧四面体非桥氧的对称伸缩振动频率不仅与非桥氧所处的硅氧四面体本身的种类有关,同时也与其邻接四面体种类及成环状况有关;磷氧四面体具有较强的键角调节和应力传导能力,使得硅氧四面体的振动频率相对键角不敏感;硅氧四面体非桥氧的对称伸缩振动频率随硅氧四面体应力指数(SIT)的增加而增加,并呈线性关系。     

POX(X=1,2)的光谱常数与从头算势能曲线

采用从头算的多种方法对PO、PO₂自由基的基态结构进行优化计算,结果表明：使用密度泛函（DFT）方法计算的结果最接近实验值.对PO双原子分子优选6-311G（3df）基组进行计算、扫描并拟合.对PO₂三原子分子优选出6-311+G（3df）方法计算结构参数、谐振频率、离解能及力常数,借助多体项展式理论导出PO₂自由基的势能函数并绘制等值势能图.发现：PO₂自由基的对称伸缩振动和旋转势能图中,在O+PO→OPO反应通道上都有鞍点出现,O原子需要越过0.55 eV的能量才能生成稳定的PO₂自由基.要形成PO₂自由基只能通过两等价的通道越过势垒才能形成.     

Ab Initio Investigation of the Microspecies and Energy in Hydrated Strontium Ion Clusters

Quantum chemistry calculations were used to study the structure and energy of strontium (Sr) ion hydrated clusters [Sr(H₂O)_1?25]²⁺. The saturated hydration number of the first hydration layer of Sr²⁺ was 8, and the hydration distance was 2.58 Å. The second hydration layer had 1–9 hydration numbers, and the hydration distance was in the range of 4.4–4.6 Å. This work also developed the relationship between the thermodynamic data (average water binding energy E_n and successive water binding energy ΔE_n,n?1, etc.) of the aforementioned low-energy structure and the hydration structures. The first hydration layer was formed by the strong electrostatic interaction between Sr²⁺ and water molecules, and the decrease in ΔE_n,n?1 was relatively large. Hydrogen bonds were formed between water molecules of the second hydration layer and water molecules of the inner layer, and the decrease in ΔE_n,n?1 was relatively small. When one water molecule was added beyond the second hydration layer, ΔE_n,n?1 was close to the hydrogen bond energy 8.88 kcal/mol (37.1 kJ/mol) of dimer water molecule, indicating that there was very weak interaction between Sr²⁺ and the water molecules beyond the second hydration layer.     

NaF-AlF3二元系铝氟四面体团簇结构的拉曼光谱表征与量子化学从头计算

本文构建了一系列NaF-AlF3二元系铝氟四面体团簇结构模型, 应用量子化学从头计算方法, 采用Restricted Hatree-Fock(RHF)自洽场方法和6-31G(d)基组对结构进行优化, 并用相同的方法和基组进行分子振动模式的模拟计算。考虑相邻铝氟四面体的影响, 引入四面体应力指数(SIT)的概念分析和讨论该二元系高频区非桥氟对称伸缩振动及中频区桥氟对称弯曲振动模式。研究表明, 高频区铝氟四面体非桥氟对称伸缩振动频率与其铝氟四面体的种类(Qi)密切相关, 且铝氟四面体非桥氟对称伸缩振动频率的值随SIT值的增大而增大, 呈现较好的线性关系。同时, NaF-AlF3二元系团簇结构的中频区桥氟对称弯曲振动频率主要受桥氟角度的影响。并采用高温拉曼仪测定了分子比为NaF:AlF3 =1∶2体系的升温拉曼光谱, 随着温度的升高NaF:AlF3 =1∶2体系的主峰逐渐向低频移动, 观察到Q0、Q1、Q2峰位的变化。     

Ar-CS_2体系势能面和微波谱的从头算研究

本文采用单双迭代(包括非迭代三重激发)耦合簇CCSD(T)方法,使用了扩展的相关一致基组aug-cc-p VTZ,并且加入了(3s3p2d2f1g)中心键函数,计算得到Ar-CS2体系的势能面.结果显示势能面有一个全局极小值和两个等价的局域极小值,为T型结构.全局极小值位于R=6.936 a0,θ=90°处,势能为-273.89 cm~(-1).两个局域极小值分别位于θ=0°和180°,R=9.960 a0的位置上,势能为-165.391 cm~(-1).在该势能面的基础上,通过求解体系的薛定谔方程,计算出体系(J≤10)的束缚态能级及微波跃迁频率,拟合得到体系的光谱常数,与实验结果吻合较好.     

Ar-CS2体系势能面和微波谱的从头算研究

本文采用单双迭代(包括非迭代三重激发)耦合簇CCSD(T)方法,使用了扩展的相关一致基组aug-cc-pVTZ,并且加入了(3s3p2d2f1g)中心键函数,计算得到Ar-CS2体系的势能面。结果显示势能面有一个全局极小值和两个等价的局域极小值,为T型结构。全局极小值位于R = 6.936 a0,θ=90º 处,势能为-273.89 cm-1 。两个局域极小值分别位于θ=0º 和θ=180º ,R = 9.960 a0 的位置上,势能为-165.391 cm-1。在该势能面的基础上,通过求解体系的薛定谔方程,计算出体系( J≤10)的束缚态能级及微波跃迁频率,拟合得到体系的光谱常数,与实验结果吻合较好。     

变分法计算ZnO量子点中激子的基态能

ZnO是一种新型宽禁带直接带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,室温激子束缚能高达60meV,远大于室温热离化能(26meV),因此ZnO是适于室温或更高温度下使用的高效紫外发射材料。ZnO半导体量子点材料与体材料相比具有崭新的光电特性,特别在紫外激光器件方面,与ZnO的激子特性密切相关,因此理论上对ZnO量子点中激子的基态能(束缚能)的研究就显得十分必要。采用有效质量近似(EMA)方法,提出新的比较简单的尝试波函数,并用变分法对ZnO量子点的激子基态能进行了计算。将计算结果与我们用固态热分解法制备的ZnO量子点的实验结果进行了比较,发现与实验结果非常吻合;与Y．Kayanuma的理论计算结果进行了比较,二者的计算结果也基本一致。说明选取的尝试波函数简单有效,可用于计算其他半导体量子点材料,具有一定的实用价值。     

7LiH分子基态及若干激发态的平衡几何及垂直激发能的从头算

使用“对称性匹配簇-组态相互作用方法”(SAC/SAC-CI),在多种基组下计算了7LiH分子X1Σ 、A1Σ 、B1Π及b3Π态的平衡几何,并将由“几何优化”得到的相应各态的平衡几何与“单点能扫描”得到的结果进行了比较。比较的结果表明,由“几何优化”得到的相应各态的平衡几何,与“单点能扫描”得到的结果存在着差异。分析的结果表明,在完全活性空间中,由“SAC/SAC-CI”方法进行“单点能扫描”得到的结果,比“几何优化”得到的结果更加合理。首次报告了使用6-311G(3df,3pd)基组进行“单点等扫描”得到的相应各态的平衡几何。其值分别是:基态(X1Σ )为0.1588 nm、单重态的第一激发态(A1Σ )为0.2487 nm、单重态的第二激发态(B1Π)为0.2434 nm、三重态的第二激发态(b3Π)为0.1958 nm。这一计算结果与实验值非常接近。还研究了从基态到上述相应各态的垂直激发能,在基态的平衡位置处,其值分别为(A1Σ ←X1Σ )3.613 eV(、B1Π←X1Σ )4.612 eV和(b3Π←X1Σ )4.233 eV。与其它理论计算结果进行比较后得出,本文的计算结果非常接近于使用很复杂的计算方法获得的结果。     

Quantum mechanical studies on the singlet and triplet potential energy surface of the reactions CF3O2 + I,CF3O + OI and CF3 + OIO

The singlet and triplet potential energy surfaces for the reactions CF₃O₂ + I (1), CF₃O + OI (2) and CF₃ + OIO (3) are investigated using ab initio quantum mechanical methods. Four important isomeric energy minima were found, three on the singlet surface, CF₃OOI, CF₃OIO and CF₃IO₂ and one on the triplet surface ³CF₃OIO. CF₂O + FOI are shown to be the most probable products for all reactions, CF₃O +I and CF₃O + O(³P) are possible for reactions (2) and (3) while the reaction pathway leading to CF₃O +OI is also possible for reaction (3).     

Fabrication and Evaluation of Silica-based Optical Fiber Probes by Chemical Etching Method

A sensor probe with a microstructure, which is used for near-field scanning optical microscopes, plays an important role in the resolution and detection sensitivity of the microscope system. In this study, we devised a system for sharpening optical fibers, by which we could fabricate tapered tips of silica-based optical fibers reproducibly in a desired shape by controlling the solution temperature, etching time, and etching depth when applying chemical etching techniques using hydrofluoric acid. Furthermore, we evaluated the diameter of the core tip of an optical fiber by measuring the near-field pattern and comparing it with the Gaussian beam pattern of a non-edge-etched optical fiber. A strong correlation between the ratio of the 1/e²-value width of the beam profile of the near-field pattern to that of the Gaussian beam and the diameter of the extreme tip of the core became apparent. © 2005 The Optical Society of Japan