胭脂红分子结构的量子化学计算及荧光光谱机理研究

运用Gaussian 09W量子化学程序包,对胭脂红分子进行基态和激发态几何结构构型优化,计算得到激发态电子结构、分子前线轨道和发射光谱等信息;应用英国Edinburgh FLS920P 光谱仪,实验测定胭脂红溶液的荧光光谱。比较荧光发射光谱的计算值与实验值,吻合较好,说明优化所得构型基本合理。进一步对比胭脂红分子基态和激发态结构,分析荧光光谱产生的机理,发现胭脂红分子激发态几乎呈平面结构,为强荧光物质,其荧光由139→137轨道的跃迁产生。     

胭脂红和苋菜红分子结构与光谱性质的对比研究

应用英国Edinburgh FLS920P稳态-瞬态荧光光谱仪,对互为同分异构体的胭脂红、苋菜红分子的吸收光谱和荧光光谱实验检测,得到二者的光谱特性参数,并进行对比。分别采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TD-DFT）对这两种分子的基态和激发态结构进行优化,将所得基态分子构型进行频率计算,结果显示均无虚频存在,进而比较两分子构型在不同能态下的差异。在此基础上,应用TD-DFT并结合极化连续介质模型（PCM）在6-311++G(d, p)水平上分别计算二者的吸收光谱和荧光光谱,对两种分子的发光机制、荧光光谱特性差异与分子结构的关系进行了分析。结果表明,两种分子的基态结构均为非平面,它们中的两个萘环不共面,存在一定的夹角;苋菜红含有分子内氢键,且氢键所在萘环的平面性要优于胭脂红分子对应的萘环部分;激发态时二者各自的两个萘环均共平面。量子化学计算得到的光谱理论值与实验结果较为吻合,说明优化所得胭脂红与苋菜红的分子构型基本合理。与苋菜红相比,胭脂红右侧萘环结构的平面性稍差,分子从激发态跃迁回到基态经历了更多的振动和转动,损耗了更多的能量,导致用来产生荧光光子的能量减少,因此,胭脂红的荧光发射波长更长。本文首次得到胭脂红、苋菜红分子基态与激发态下的分子结构信息,并找出二者光谱特性差异的原因,结果可为研究同分异构体分子的光谱特性与分子结构的关系提供参考。     

1-甲基萘的振动分辨激光诱导荧光光谱研究

在超声射流条件下得到了1-甲基萘的激光诱导荧光光谱,并结合理论计算研究了1-甲基萘分子的基态和激发态的几何构型及振动信息.运用DFT方法在B3LYP/6-311++G*的水平上优化了1-甲基萘的基态儿何构型,结果表明1-甲基萘分子基态的S-E和E-S两个构象体中,只有S-E构象体为稳定构型,E-S构象是连接两个S-E构...     

氨分子的激发特征和电子态与振动态相互作用

采用密度泛函(DFT)B3P86方法优化得到了氨分子的基态稳定构型、红外光谱和拉曼光谱,利用对称匹配耦合簇-组态相互作用(SAC/SAC-CI)方法在D95++基组水平上,研究了氨分子基态的激发特征。结果表明,氨分子基态的红外光谱频率和拉曼光谱频率移位是完全相符的,振动的红外光谱和拉曼光谱都是活性的,这与理论分析一致。二维垂直振动ν3,5的红外强度为0.206km/mol,接近于零,这与氨分子的激发特征有关。基态氨分子是C3V群,激发态则变为D3h群,基态转变成激发态引起对称性增加和能量升高,这种变化不是Jahn-Teller效应,而是电子态与振动态相互作用的结果。从理论上分析了这种电子态与振动态相互作用,理论分析与计算结果一致。     

乙基苯的振动光谱和量化计算

用单色双光子共振电离方法研究了乙基苯的第一激发态的振动光谱. 从基态跃迁到第一激发态的带源位置出现在37586 cm^-1处.获得的第一激发态振动光谱超过了2000 cm^-1,并观察到了几个乙基取代基的扭转振动和与苯相似的正则振动. 同时,用含时密度泛函理论和单组态相互作用(CIS)方法计算了第一激发态的跃迁能量,用Hartree-Fock和CIS方法优化了基态和第一激发态分子结构,预测了振动频率. 基态和激发态结构的优化结果均显示为顺式结构,即乙基取代基的对称面垂直了苯基平面.     

苋菜红分子基态和激发态结构与光谱性质的量子化学研究

应用英国Edinburgh FLS920P光谱仪对苋菜红的吸收光谱和荧光光谱进行了实验检测．同时,分别采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TD-DFT）对苋菜红分子的基态和激发态构型进行优化,经振动分析合理后,比较这两种能态下分子结构的差异,并对其前线分子轨道和发光机制进行了分析．在此基础上,选用6种泛函并结合溶剂化模型（PCM）在6-311++G(d, p)水平上分别计算苋菜红的吸收光谱和荧光光谱．计算结果表明：苋菜红含有分子内氢键,基态结构非平面,两个萘环所在平面有一定的夹角,激发态时两个萘环共平面;CAM-B3LYP泛函得到光谱的理论值与实验结果基本吻合;421 nm处的荧光峰值波长对应的轨道跃迁为LUMO→HOMO-1．     

苋菜红分子基态和激发态结构与光谱性质的量子化学研究

应用英国Edinburgh FLS920P光谱仪对苋菜红的吸收光谱和荧光光谱进行了实验检测.同时,分别采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对苋菜红分子的基态和激发态构型进行优化,经振动分析合理后,比较这两种能态下分子结构的差异,并对其前线分子轨道和发光机制进行了分析.在此基础上,选用6种泛函并结合溶剂化模型(PCM)在6-311++G(d,p)水平上分别计算苋菜红的吸收光谱和荧光光谱.计算结果表明:苋菜红含有分子内氢键,基态结构非平面,两个萘环所在平面有一定的夹角,激发态时两个萘环共平面;CAM-B3LYP泛函得到光谱的理论值与实验结果基本吻合;421 nm处的荧光峰值波长对应的轨道跃迁为LUMO→HOMO-1.     

DOO-自由基光电子能谱的Franck-Condon分析

运用从头算方法优化了DOO基态 、第一激发态 及其负离子DOO-基态 的几何结构,并进行了频率分析. 且对 − 和 - 电子脱附过程进行了Franck–Condon分析和光谱模拟,得到的拟合光谱和实验谱吻合的非常好,通过光谱拟合确定了负离子DOO-基态和中性DOO第一激发态的几何结构.此外,还得到了DOO的电子亲和能和谱项能.     

邻硝基苯甲醛缩对乙酰基苯胺希夫碱的结构与光谱的理论研究

利用实验方法测定了标题化合物的紫外吸收光谱、荧光发射光谱和相对荧光量子产率,结果表明该化合物具有较强的荧光性质。采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311G(d)基组水平上对该化合物基态分子构型进行了几何结构全优化,得到了其最稳定构型、总能量及HOMO与LUMO能级差。研究结果说明：分子具有较强的芳香性和较大的共轭体系。振动频率分析说明,标题分子优化后的结构稳定。将优化后的基态结构应用含时密度泛函理论(TD-DFT),在B3LYP/6-311G水平上计算并研究了此化合物的吸收光谱。用单激发组态相互作用(single-excitation configuration interaction, CIS)法优化了标题分子的激发态构型,并在此基础上用TD-DFT//B3LYP/6-311G方法计算了这种化合物的发射光谱。结果表明,理论计算的光谱数据与实验结果较吻合。     

丙酮激发态α解离的理论研究

利用密度泛函理论对丙酮分子基态和最低三重激发态的结构进行了构型优化和振动频率计算,并对丙酮三重激发态α解离反应进行了理论分析。     

偶偶Cd同位素核的形变HF态及负宇称带研究

将具有正宇称的轨道空间扩大到包含具有负宇称的1h_11/2轨道,采用修正的表面δ相互作用(MSDI),对¹⁰⁴Cd,¹⁰⁶Cd,¹⁰⁸Cd,¹¹⁰Cd,¹¹²Cd,¹¹⁴Cd和¹¹⁶Cd等7个偶偶核作了形变HF计算.得到了基态和一些激发态的解.同时,还用近似角动量投影形变Hartree-Fock(PDHF)方法对¹⁰⁸Cd和¹¹⁰Cd进行了能谱计算,得到其正、负宇称带的解,计算结果与实验谱基本一致.     

原子核的反常宇称能谱研究

将具有负宇称的 fp 空间扩大到包含1g9/2 轨道, 采用修正的表面相互作用(MSDI), 对64Ge, 66Ge, 68Ge, 70Se, 72Se, 74Se, 76Kr 和 78Kr等偶偶核作了形变Hartree Fock计算, 得到了基态和一些激发态的解. 同时, 还用近似角动量投影形变Hartree Fock（PDHF）方法对偶偶核64Ge, 74Se和奇A核79Kr进行了能谱计算, 得到其正、 负宇称带的解, 计算结果与实验谱基本一致.Using modified surface delta interaction, enlarging the fp configuration space to include the 1g9/2 orbit with the abnormal parity, the deformed Hartree Fock calculations for the eight nuclei: 64Ge, 66Ge, 68Ge, 70Se, 72Se , 74Se, 76Kr and 78Kr are performed. The ground state and some particle hole excited configurations are obtained. The approximate angular momentum projected deformed Hartree Fock (PDHF) method is applied to even even nuclei 64Ge and 74Se and odd A nuclus 79Kr. Both of their normal and abnormal parity bands are obtained. The calculated energy spectra are consistent well with experimental spectra.     

四种黄酮类化合物荧光光谱的量子化学研究

采用量子化学半经验方法RHF/PM3对四种黄酮类化合物的荧光光谱进行了理论研究。首先,采用能量梯度法对各化合物的构型进行了优化。所得结果表明,在4个化合物中,左侧两个六元环均在同一个平面内,而右侧苯环平面与该平面有大小不等的扭转角。对4个优化构型进行振动分析,均未出现虚频率,说明所得构型基本合理。在此基础上,采用单激发组态相互作用方法(CIS)计算荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合。     

Optical absorption in boron clusters B6 and B 6 + : a first principles configuration interaction singles approach

The linear optical absorption spectra in neutral boron cluster B₆ and cationic B₆ ⁺ are calculated using a first principles correlated electron approach. The geometries of several low-lying isomers of these clusters were optimized at the coupled-cluster singles doubles (CCSD) level of theory. With these optimized ground-state geometries, excited states of different isomers were computed using the configuration-interaction singles (CIS) approach. The many-body wavefunctions of various excited states have been analyzed and the nature of optical excitation involved are found to be of collective, plasmonic type. We also benchmark our CIS results against more sophisticated equation-of-motion (EOM) CCSD approach for a few isomers.     

六种香豆素类染料荧光光谱的量子化学研究

采用量子化学半经验方法AM1对6种香豆素类染料的荧光光谱进行了理论研究。对各化合物优化后的构型作了振动分析,均未出现虚频率。在此基础上,采用单激发组态相互作用方法(CIS)计算荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合。     

四种芳香稠环化合物荧光光谱的量子化学研究

芳香稠环化合物是一类重要的化合物,并且一般具有较大的共轭体系,是一类良好的电致发光材料.这类物质的光谱在近来的科学研究中已经成为了一个热点.对4种芳香稠环化合物的荧光光谱进行了理论研究.采用量子化学半经验方法RHF/PM3对4种化合物的构型进行了全参数的优化.并对优化后的构型作了振动分析,均未出现虚频率,说明所得优化构型基本合理.在此基础上,采用单激发组态相互作用方法(CIS)计算4种化合物的荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合.     

Ab initio calculations for the absorption spectra and polarizabilities of small sulfur clusters

Absorption spectra for Sn clusters （n=2...8） are calculated using an adiabatic time-dependent density functional formalism within the local density approximation （LDA）. We compare the calculated spectra with those computed using a simple LDA approach. The time-dependent LDA （TDLDA） spectra display a significant blue shift with respect to the LDA spectra. The calculated spectra present a variety of features that can be used for comparison with future experimental investigations. We also obtain a significant threshold absorption, which can distinguish between different ground states of the sulfur clusters. In addition, the polarizabilities of the clusters are calculated by using the higherorder finite-difference pseudopotential density functional method in real space. We find that the polarizabilities of the clusters considered are higher than the value estimated from the ＇hard sphere＇ model using the bulk static dielectric constant. The computed polarizabilities per atom tend to decrease with increasing cluster size. The polarizabilities are closely related to the HOMO-LUMO gaps and the geometrical configurations.     

三种黄酮类化合物荧光光谱的量子化学研究

采用量子化学半经验方法PM3对三种黄酮类化合物的荧光光谱进行了理论研究。对各化合物优化后的构型作了振动分析,均未出现虚频率。在此基础上,采用单激发组态相互作用方法(CIS)计算荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合。     

三种常见农药荧光光谱的量子化学研究

扑海因、啶虫脒和西维因是几种较为常用的农药分子。文章对此三种化合物分子的荧光光谱进行了理论研究。在B3LYP/6-31G水平下优化了这三种化合物的几何构型。在振动分析中,均未出现虚频率。基于此,在B3LYP/6-31+G的水平下计算了该类化合物的荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合。此外,作者还发现扑海因分子中形成了分子内氢键,但是不太稳定,其键长为0.234 8 nm左右。