异核双卤分子XY(XY=ClF, BrF ,BrCl)与C2H2相互作用的量子化学研究

在MP2(full)水平上,采用全电子基组,对C2H2与XY(XY=ClF, BrF, BrCl)相互作用进行了研究。相互作用能在–9.2687 kJ/mol至–20.8856 kJ/mol之间。自然键轨道(NBO)理论分析显示复合物中电荷转移最多的是C2H2…BrF ,为0.0319 a.u.;最小的是C2H2…BrCl,为0.0164 a.u.。分子中的原子(AIM)理论分析表明复合物中Y…π键的性质与氢键类似。对称匹配微扰理论(SAPT)能量分解显示三个复合物中静电能和诱导能占相互作用能的主体,二者占到总吸引能的70%以上,其中静电作用最大,占超过50%,色散作用最小。     

气相中HOCl和O3分子间氯键和氢键的结构和性质

在DFT-B3LYP/6-311 G**水平上分别求得O3…ClOH氯键复合物和O3…HOCl氢键复合物势能面上的稳定构型.频率分析表明,与单体HOCl相比,分别在两种复合物中,Cl4-O5和H6-O5键伸缩振动频率发生红移,红移值分别为5.70和76.44cm-1.经MP2/6-311 G**水平计算的含BSSE和零点振动能校正的气相中相互作用能分别为-2.102和-4.920 kJ·mol-1.NBO分析表明,在O3…ClOH氯键复合物中,引起Cl4-05键变长的因素包括2种电荷转移:(1)LP(O1)1→σ*(C14-05);(2)LP(O1)2→σ*(Cl4-O5),其中LP(O1)2→σ*((Cl4-O5)转移占主要作用,总的结果是使σ*(Cl10-O11)的自然布居数增加了14.44 me;在O3…HOCl氢键复合物中也存在类似的电荷转移,结果使σ*(H6-O5)的自然布居数增加了18.09 me.NRT理论进行键序分析表明,在氯键复合物和氢键复合物中,Cl4-O5和H6-O5键的键序都减小,与红外光谱频率计算分析和NBO分析的结论一致.AIM理论分析表明,分别在两种复合物中,O1…Cl4间和O1…H6间都存在键鞍点,而且O1…Cl4和O1…H6的P(r)都较小,分别为0.0111和0.0152 a.u.,说明复合物中的氯键和氢键相互作用较弱.另外,O1…Cl4氯键和O1…H6氢键的Laplacian量(△)ρP(r)分别为0.0479和0.0641 a.u.,都是较小的正值,说明这两种相互作用都以静电作用为主.     

HX与H_2O分子间氢键理论研究

在B3LYP/6-311++G~(**)水平上对H_2O与HX(F,C1,Br,I)分子间形成的(H_2O)_2HX和H_2O(HX)_2六元环氢键复合物的构型进行了全优化,频率计算表明,所有构型中O(2)—H(1),O(6)—H(5)及X(6)—H(5)的伸缩振动频率均发生红移,而对于X(4)—H(3)的伸缩振动频率在(H_2O)_2HF、(H_2O)_2HCl、H_2O(HF)_2体系中发生红移,在(H_2O)_2HBr、(H_2O)_2HI、H_2O(HCl)_2、H_2O(HBr)_2、H_2O(HI)_2体系中发生蓝移.在MP2/6-311++G~(**)水平上计算了体系的相互作用能,得到F、Cl、Br所形成的复合物其总相互作用能均为负值,而I形成的复合物其总相互作用能为正值.采用SCRF(PCM)方法研究了体系的溶剂化效应,结果表明溶剂化效应使复合物更稳定.自然键轨道(NBO))分析表明,复合物分子中的直接超共轭作用,导致了复合物中O(2)—H(1)、O(6)—H(5)及X(6)—H(5)键有所拉长,同时增加了复合物的稳定性.综合分析得到八种复合物的稳定性顺序为:H_2O(HF)_2(H_2O)_2HF(H_2O)_2HCl(H_2O)_2HBrH_2O(HCl)_2H_2O(HBr)_2(H_2O)_2HIH_2O(HI)_2.     

用双原子分子离子XY+的能量自洽法研究卤化氢离子HX+(X=F,Cl,Br,I)基态的势能函数

利用研究双原子分子离子XY 解析势能函数的能量自洽法(ECMI)研究了四个卤化氢离子HX (X=F,Cl,Br,I)基态X2∏的势能函数.得到的势能函数表明,ECMI势能很好与Rydberg-Klein-Rees(RKR)数据相符合,而且在离子的渐进区和离解区域,ECMI势比常用的中性分子的势能函数的Morse势和Huxley-Murrell-Sorbie(HMS)等的结果更可靠,并能得到RKR方法在渐进区和离解区可能缺乏的势能数据,并且表明将能量自洽法从中性分子XY推广到一价双原子分子离子XY 是可行的.     

硝酸羟胺-(H_2O)_n复合物氢键相互作用的密度泛函研究

为研究硝酸羟胺-(H_2O)_n复合物的氢键作用,采用密度泛函B3LYP方法在6-311++G(d, p)基组水平上对硝酸羟胺-(H_2O)_n复合物的结构进行优化,采用MP2/6-311++G(d, p)方法,经基组叠加误差和零点能校正计算得到复合物的相互作用能.利用自然键轨道分析方法研究复合物氢键作用的本质,并对复合物中水分子的振动光谱进行分析.计算结果表明,硝酸羟胺-(H_2O)_n复合物存在着6个硝酸羟胺-H_2O稳定构型和8个硝酸羟胺-(H_2O)_2稳定构型,且最稳定构型的相互作用能分别为52.821 kJ·mol~(-1)和73.349 kJ·mol~(-1).在硝酸羟胺-(H_2O)_n复合物中,水中H-O伸缩振动频率明显红移,且红移增大的程度与复合物稳定化能的变化趋势基本一致.     

RRKM理论研究N(4S)+CH2X(X=F,Cl)的反应通道

采用RRKM理论和疏松过渡态模型计算了N(4S) +CH2 X(X =F ,Cl)反应的微正则速率常数和通道分支比 .计算结果表明 ,在较低的内能下 (E =2 80 .2 9kJ/mol) ,N(4S) +CH2 F的主要产物为NCHF +H ,占总产物的5 9.2 % ,次要产物为H2 CN +F ,占 37.4 % .而N(4S) +CH2 Cl反应在E =2 6 7.78kJ/mol时 ,主要产物是H2 CN +Cl,占 90 .3% ,NCHCl+H只占 9.0 % .在内能较高的时候 (取E =5 0 0 .0 0kJ/mol) ,N(4S) +CH2 F的主要通道并未变化 ,而N(4S) +CH2 Cl的主要通道变为NCHCl+H ,比例为 5 1.5 % ,H2 CN +Cl的比例降到 4 0 .4 % .     

氟利昂F114B2分子在飞秒紫外辐射下的解离动力学

含氟利昂在内的卤代烷烃在太阳光辐射下解离生成破坏臭氧的游离态卤素原子,是破坏大气臭氧层的主要元凶.利用飞秒激光技术结合飞行时间质谱以及离子速度成像探测技术研究了氟利昂F114B2(四氟二溴乙烷)分子在267 nm飞秒激光辐射作用下的多光子电离解离动力学.利用飞行时间质谱技术,得到了四氟二溴乙烷在267 nm飞秒激光脉冲作用下发生多光子解离产生的质谱,发现三个主要碎片离子C_2F_4Br~+,C_2F_4~+,和CF_2Br~+,分别对应了三种主要的解离机理:1)单个C—Br键断裂C_2F4_Br_2~+→C_2F_4Br~++Br;2)两个C—Br键断裂C_2F_4Br_2~+→C_2F_4~++2Br;3)C—C键断裂C_2F_4Br_2~+→CF_2Br~++CF_2Br.实验采用离子速度成像技术对最主要的碎片离子C_2F_4Br~+进行成像,发现该碎片离子的动能分布可由三个高斯分布曲线拟合,说明单个C—Br键断裂机理对应于三种解离通道.通过影像进一步分析还得到了三个通道的平动能和角分布各向异性参数等详尽的动力学信息.通过密度泛函理论计算对解离动力学进行了进一步的分析和讨论.     

外电场对2-氟-5-溴吡啶分子结构与电子光谱影响的研究

采用密度泛函B3LYP方法,在6-311++g(3df,3pd)基组水平上优化了不同外电场下2-氟-5-溴吡啶分子的基态稳定构型、电偶极矩和分子的总能量,在此基础上利用杂化CIS方法研究了外电场下2-氟-5-溴吡啶分子的前9个激发态的激发能、波长和振子强度受外电场的影响规律.结果表明:5C-9Br和3C-10F间键长受到X轴向外场影响最大,随着外电场的继续增加,可能最先趋于断裂;在外电场F=-0.05 a.u.时总能量达到最大,而偶极矩达到最小;LUMO能级受外场影响较大,HOMO能级受外电场影响较小;激发波长、振子强度也受外电场影响,但随电场变化比较复杂.     

外电场对2-氟-5-溴吡啶分子结构与电子光谱影响的研究

采用密度泛函B3LYP方法，在6-311++g(3df,3pd)基组水平上优化了不同外电场下2-氟-5-溴吡啶分子的基态稳定构型、电偶极矩和分子的总能量，在此基础上利用杂化CIS方法研究了外电场下2-氟-5-溴吡啶分子的前9个激发态的激发能、波长和振子强度受外电场的影响规律。结果表明：5C-9Br和3C-10F间键长受到X轴向外场影响最大，随着外电场的继续增加，可能最先趋于断裂；在外电场F=-0.005a.u.时总能量达到最大，而偶极矩达到最小；LUMO能级受外场影响较大，HOMO能级受外电场影响较小；激发波长、振子强度也受外电场影响，但随电场变化比较复杂。     

新型复合物Li…HF,Li…FH,Li…H2O和Li…NH3的一阶超极化率的从头算理论研究

在MP2/6-311 G(2df,2pd)水平上优化得到了几种小型碱金属—极性分子复合物的结构,利用有限场方法[HF,MP2,MP3,MP4(SDQ)]在15种基组上分别计算了它们的偶极矩(μ),极化率(α0),各向异性极化率(Δα)和一阶超极化率(β0).在MP4(SDQ)/6-311 G(2df,2pd)理论水平上,各复合物分子一阶超极化率分别为:Li…HF,β0=3957.575 a.u.;Li…FH,β0=12939.614 a.u.;Li…NH3,β0=34881.899a.u.;Li…H2O,β0=39820.410 a.u..而分子HF,NH3,H2O的一阶超极化率的值分别为1.224 a.u.,35.560 a.u.,20.130 a.u..结果表明,复合物分子中的额外电子对分子非线性光学性质有巨大的贡献.     

Quantum Correlations in Heisenberg XY Chain

Quantum correlations measured by quantum discord (QD), measurement-induced distance (MID), and geometric measure of quantum discord (GMQD) in two-qubit Heisenberg XY spin chain are investigated. The effects of DM interaction and anisotropic on the three correlations are considered. Characteristics of various correlation measures for the two-qubit states are compared. The increasing D z increases QD, MID and GMQD monotonously while the increasing anisotropy both increases and decreases QD and GMQD. The three quantum correlations are always existent at very high temperature. MID is always larger than QD, but there is no definite ordering between QD and GMQD.     

Deconfinement in the two-dimensional XY model

The unbinding of vortex-antivortex pairs for the classical two-dimensional XY model in a magnetic field is studied. A single such pair is connected by a string of overturned spins, leading to linear confinement. We show that this system supports two phase transitions, one in which closed strings proliferate, and a second in which vortices unbind. The transitions are shown to be dual to one another, and are remarkably continuous. Possible consequences for a variety of systems are discussed.     

Master symmetries of the XY model

Master symmetries, found by Barouch and Fuchssteiner for a finite size XY model with the help of a computer program, are mathematically analyzed for an infinitely extended XY model by a rigorous operator algebraic method with an easy computation. The infinite family of commuting Hamiltonians and the master symmetries generating them form an infinite dimensional Lie group of automorphisms of aC ^*-algebra of observables for the model.Dedicated to Res Jost and Arthur WightmanSupported in part by Mombusho International Scentific Research Program     

A Quantum d-Dimensional Random-Field XY Ferromagnet

We propose a soluble quantum spherical XY ferromagnet with a random field in the boson space. We obtain a general expression of the critical temperat ure T_c below which the ordered ferromagnet phase appears. The Imry-Ma result concerning the lower critical dimension d_c = 4 is recovered, and the critical exponents near the critical temperature T_c are calculated. We show that the random-field fluctuations rather than the quantum fluctuations dominate the phase transition and critical behavior of the system. The entropy vanishes as T^d/2 at low temperatures, contrary to the classical spherical model.