面心立方C60的声子散射频率及态密度

自从电弧法制备C_(60)及C_(70)的方法建立以来,C_(60)的粉末衍射及波谱测定已经完成。但由于难以制备长程有序的C_(60)单晶,人们至今未能从实验上研究C_(60)晶体的晶格动力学;理论方面则由于计算量太大,严格的量子力学计算难以施行。前文中,我们建立了C_(60)分子间的     

第一性原理研究有机分子晶体中电声子耦合的压强效应

电声子耦合系数是决定有机分子体系电荷传导过程的最重要因素之一,研究电声子耦合对理解有机分子晶体中的本征电荷传输机制有重要的意义.从实验得到的晶体结构出发,使用密度泛函理论计算出电子结构和声子模式,再投影到紧束缚模型,通过数值拟合和有限差分,计算出各个声子模的电声子耦合系数,进一步还可以研究随压强变化的关系.以萘晶体为例,计算表明,声子频率随压强增加,但电声耦合强度随压强增大而减小,对迁移率起到促进作用.     

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.     

吡咯并吡咯二酮与低聚噻吩共聚物电荷传输性质的理论研究

利用密度泛函理论对吡咯并吡咯二酮(DPP)与噻吩形成共聚物的低聚物(PDPP-n T)m的电子结构及二体堆积模型的电荷传输性质进行计算.结果表明,随着聚合物单元内DPP浓度增加,噻吩数减少,聚合物分子的HOMO和LUMO能级同时降低,并且HOMO-LUMO带隙变小;链内相邻DPP单元的电子波函数有效重叠增大,显著改善了链内的电子传输能力;同时分子主链的刚性增强,使分子链间LUMO轨道重叠增强,电子转移积分增大;最终体系由p型向双极性材料转化.     

石墨炔与锡烯层状体系的形变势和电声耦合及载流子传输理论研究

我们对sp + sp²杂化的碳同素异形体—石墨炔,以及锡烯等层状体系的电子结构、形变势、电声耦合和电荷输运性质进行了回顾。有些二维石墨炔具有类似石墨烯的狄拉克锥,同时石墨炔电子结构可通过将其沿不同方向裁剪成不同宽度一维纳米带来调节。采用玻尔兹曼输运方程和形变势近似,结合第一性原理计算,我们预测石墨炔电荷载流子室温迁移率可达10⁴–10⁵ cm²·V^-1·s^-1,尤其6, 6, 12-石墨炔,因有两个狄拉克锥及比石墨烯弱的电声耦合,其室温迁移率甚至能高于石墨烯。因此具有独特电子结构和高迁移率的石墨炔能成为继石墨烯之后未来的纳米电子器件材料。此外我们着重分析了形变势方法的适用性：密度泛函微扰理论和瓦尼尔插值技术能精确计算任意波矢和模式的声子对载流子散射,该方法在石墨烯和石墨炔上的运用表明二维平面碳材料中对载流子输运起主导作用的是长波长纵声学声子散射,因而形变势方法是适用的;但通过对锡烯等二维非平面buckling结构的材料声子散射和迁移率的计算,发现此类不具备σ_h对称性的材料有较强的面外声子散射和横声学声子谷间散射,使得常用的形变势失效。     

吡啶取代蒽衍生物电荷传输性质的理论研究

采用DFT,HF,CIS和TDDFT等方法对5个吡啶取代蒽衍生物的电子结构、光谱及电荷注入传输性能进行了计算与研究.结果表明,5种化合物的结构变化发生在相邻基团之间的二面角,电子光谱变化微小,最大发射波长约450nm.通过调节吡啶或苯的取代位置,可改变前线分子轨道能级、电离能、电子亲和势和重组能的大小,改善化合物的电荷注入传输性能.5种化合物中,DPyPA-MO的空穴和电子迁移速率较为突出,而DPyPA-OM具有最佳的电荷注入传输性能,有望成为电荷平衡性优良的蓝光材料应用于OLED.     

密度泛函理论研究边链对苯并菲电荷传输的影响

采用密度泛函理论在B3LYP/6-31G**水平上,根据电子转移的半经典模型对含有炔基的不同软链的苯并菲化合物分子的电荷传输性质进行研究。研究表明,所有目标化合物均有利于苯并菲的电荷传输。其中,直接在苯并菲刚性环上引入酰胺基（-CO-NH-）有利于提高正电荷的传输,而间隔基为酯基的单取代化合物的正负电荷传输性质均比较良好。在苯并菲上单取代的分子明显比其双取代、三取代的分子正电荷传输性质好。     

TiS_2原子薄膜厚度对其热电性质影响的理论研究

本文采用玻尓兹曼输运方程与密度泛函计算相结合的方法,理论研究了薄膜厚度对二维TiS2原子薄膜热电性能的影响。随着厚度的减小,薄膜的能带变平,电子有效质量增大而群速度减小,这造成了塞贝克系数的增大和电导率的减小。而且,薄膜的功率因子及最优载流子浓度也随厚度的减小而减小。我们讨论了薄膜功率因子减小的物理机制,并与其他二维体系的实验结果进行了比较分析。     

烷基链长度对非对称含噻吩五元稠环化合物传输性能的影响北大核心CSCD

含噻吩并苯类分子是一类代表性的高迁移率有机半导体材料,以其为共轭骨架构建的不对称分子在薄膜中倾向于形成双层排列结构,并以二维层状方式生长,有利于实现高迁移率。烷基取代基的长度会对有机半导体材料的堆积形貌产生影响。本文设计合成了不同长度烷基链取代的噻吩并[4,5-b][1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩(syn-BTBTT-Cn,n=4,5,6,7,8,10),系统研究了烷基链长度对化合物热稳定性、能级、载流子传输能力、堆积结构和薄膜形貌等方面的影响。结果表明,所有化合物均不具备液晶性,热稳定性良好。在所制备的蒸镀薄膜中所有分子均形成双层堆积结构,共轭核在层内形成鱼骨架堆积,烷基链长度会影响薄膜的有序度和堆积的紧密程度。基于该类材料制备的有机薄膜晶体管(OTFT)器件的迁移率都超过7.0 cm^(2)/(V·s),其中syn-BTBTT-C8分子的迁移率最高可达13.8 cm^(2)/(V·s),平均值为12.5 cm^(2)/(V·s)。     

基于不同π核扩展方式萘四甲酰基二酰亚胺有机半导体电荷传输性质的理论研究

n型半导体材料在逻辑互补电路中必不可少,但由于多数n型有机半导体材料空气稳定性差、迁移率较低,其发展相对滞后.本文基于几种典型的不同π核扩展的萘四甲酰基二酰亚胺(NDI)有机半导体材料,利用第一性原理计算分析了其电荷传输性质,分别从单分子结构特征、分子间堆积方式以及分子间相互作用等方面阐明不同核心结构对载流子传输性质的影响.结果表明,所研究分子均具有良好的空气稳定性,并表现为电子传输性.其中,长轴π扩展的分子A2具有较高的电子亲和势,其空气稳定性最好.其次,沿长轴/短轴π扩展的NDI有机半导体的重组能均降低,但二者重组能降低的起因明显不同:相比于A1分子,沿短轴π扩展的A2分子在高频区的振动受到有效的抑制,从而重组能大幅下降;而沿长轴π扩展的A3与A4分子则在高低频区的振动均受到抑制,使重组能降低.另外,不同的分子堆积对传输影响较大,发现沿长轴π扩展的A3和A4具有较小的短轴滑移,表现为二维传输材料,二维平均电子迁移率分别约为0.06与0.15 cm²·V^?1·s^?1;沿短轴π扩展的A2分子具有较大的短轴滑移,因此表现为...     

离子对生成反应截面的量子散射理论研究

将Miller的S-矩阵变分法推广到离子对生成反应动力学的研究。M＋X~2→M^+＋X~2^-反应体系包括共价态(M＋X~2)和离子态(M^+＋X~2^-)两个势能面及其交叉效应,本文在此两态模型下导出了生成截面公式。在矩阵元计算中,平动波函数采用分布Gauss基作展开。作为上述公式的应用,对Cs＋O~2→Cs^+＋O~2^-反应体系作了数值计算并取得了满意结果。     

温度对液态水结构的影响：中子及X射线散射研究

采用中子散射和X射线散射研究了液态水在298～373 K温度范围内的结构,通过偏径向分布函数(PDF)、配位数分布(CN)、角分布(ADF)及空间密度分布(SDF)等讨论了温度对液态水结构的影响。整体来看,液态水具有"不规则四面体"氢键网络的短程有序结构,该有序度可延续到第三水合层。液态水分子的第一水合层中,围绕中心水分子约有4.8个水分子,然而其中仅有约3.3个水分子与中心水分子通过氢键相键合,约1/3进入到第一水合层的水分子并未与中心水分子直接键合,也正是这些间隙水分子的存在加剧了液态水结构的复杂性。温度对液态水的有序度存在一定的影响,在298～373 K的有限温度变化范围内,温度对液态水中氢键的键长、键角分布及第一水合层SDF的影响不大。从298K升温到373K,O(W)-O(W)距离仅增加0.03?,氢键数目也仅有微小减少,温度对第二和第三水合层的影响则要显著很多。     

原子间相互作用对无序大分子结构和动力学影响的中子散射研究

不同单体在原子尺度的相互作用使得不同大分子体系在微观、介观的多尺度复杂结构及动力学行为有明显差异,从而进一步影响了体系的宏观性质.联用中子散射和计算机模拟,利用相同分子量和分子量分布的氘代大分子与氢化大分子具有相同分子结构、不同中子衬度,以及中子散射和计算机模拟宽广的时间、空间观察尺度,我们可以得到无序大分子体系最可几全原子结构,进而分析其从原子到纳米的多尺度空间结构,与从皮秒到微秒的多模式动力学行为的成因.近年来,我们使用该方法,从小分子到大分子的稀溶液、溶胀体系,从大分子熔体到玻璃态,成功分析了原子间相互作用对不同空间尺度结构和跨时间运动模式动力学行为的影响.本文介绍了这些典型的例子,希望将该方法推广到更广阔的研究领域,把大分子原子结构的多样性与多尺度的复杂结构和动力学有机地联系起来.     

沙苑子提取液对不同体系中草酸钙晶体生长影响的研究

通过与水、氯化钠、正常人尿液体系的比较,重点研究了结石患者尿液体系中加入中药沙苑子提取液对草酸钙晶体生长的的影响,利用SEM,FTIR和XRD等测试手段对所得晶体进行表征。结果发现:在结石患者尿液体系中形成的草酸钙晶体为一水草酸钙(COM)晶体,而在这4种体系中加入沙苑子提取液后,只形成二水草酸钙(COD)晶体,表明沙苑子提取液能抑制COM晶体生长,并且随着沙苑子提取液浓度增大,抑制作用增强。沙苑子抑制草酸钙晶体生长的可能机理进行了探讨。     

激光散射研究单价盐对C8-卵磷脂胶团形成的影响

用激光散射测量确定C_8-卵磷脂临界胶团浓度及其随温度、盐离子的变化。从中导出了胶团分子量, 形成因子, 能量梯级间隔以及标准焓等反映该溶液内分子相互作用的重要参量, 从而导出单价盐调控胶团大小以至形成和解体的规律和方法。     

Au原子对并五苯传输性质影响的理论探讨

并五苯作为典型的空穴传输材料一直是人们研究的热点. 本文在密度泛函理论框架下结合Marcus理论重点讨论了并五苯-Au体系四种异构体的传输性质,从分子内重组能、转移积分和空穴传输速率三个角度研究了Au原子的引入对并五苯传输性质的影响. 计算结果显示,Au原子的引入使并五苯的重组能贡献主要由C-C单双键的伸缩振动转变为Au原子与并五苯之间的拉伸振动,并且这种拉伸振动随着Au原子从中心到边缘逐渐加强. 此外,Au原子的引入对分子间的转移积分也产生了一定的影响,造成了相对小的转移积分值,分析得出是由分子构型和轨道分布两方面共同作用的结果.     

丙三醇对水溶液中血红蛋白构象的影响——荧光猝灭和动态光散射研究

利用荧光猝灭法和动态光散射法测定丙三醇-水混合溶剂中血红蛋白(Hb)与联苯胺的结合距离和Hb的流体动力学半径, 并通过分析Hb荧光光谱和吸收光谱的变化, 探讨丙三醇与蛋白质分子在水溶液中相互作用的机理及其对蛋白质构象的影响. 结果表明, 丙三醇-水混合溶剂中Hb通过优先水化作用形成更紧密的构象, 溶剂体系的氢键形成能力下降对稳定蛋白质的构象有重要的影响, 丙三醇浓度较高的混合溶剂中氢键网络发生崩塌, 导致蛋白质构象产生进一步的折叠. 实验显示, 尽管Hb在丙三醇-水混合溶剂中保持较完整的血红素疏水空穴结构, 但是血红素疏水空穴以外肽段的构象发生显著变化, 并对血红蛋白的聚集状态造成一定的影响.     

十字交叉型π共轭分子3,6-二苯-1,2,4,5-(2',2"-二苯基)-苯并二噁唑的电子结构和电荷传输性质的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法, 在6-31G(d)基组水平下研究了以三联苯和二苯基苯并噁唑构成的十字交叉型共轭分子3,6-二苯基-1,2,4,5-(2',2"-二苯基)-苯并二噁唑的电子结构和电荷传输性质. 通过对分子的重组能和晶体中分子间电荷传输积分的计算得到该分子的空穴迁移率为0.31 cm2·V -1·s -1 , 电子迁移率为0.11 cm2/(V·s). 计算结果表明, 空穴的传输主要是通过三联苯方向上两端苯环的"边对面"的相互作用以及分子中心π体系的错位重叠相互作用来实现的. 而电子的传输路径主要是通过苯并噁唑方向的π-π重叠相互作用来实现. 通过分析分子正负离子态的Mulliken电荷发现, 正电荷较多分布在三联苯方向上, 而负电荷较多分布在苯并噁唑方向上. 计算结果表明, 电子和空穴的传输分别在分子相互交叉的不同方向上, 有利于电子和空穴的平衡传输.     

4-咔唑基-N-（3,′4′-二甲苯基）-1,8-萘二甲酰亚胺作为电子传输材料的实验和理论研究（英文）

通过乌尔曼偶联反应合成了一种新颖的萘胺-咔唑分子,4-咔唑基-N-（3,′4′-二甲苯基）-1,8-萘二甲酰亚胺（CNP）.运用量子化学中的密度泛函理论（TD-DFT）,在B3LYP/6-31（d）水平上对化合物在阴离子、阳离子、中性状态下进行了结构全优化,得到了化合物的总能量、HOMO能级、LUMO能级、电离能和电子亲合势.理论计算了化合物的紫外吸收光谱和红外光谱.紫外吸收光谱、红外光谱、HOMO能级和LUMO能级数值与实验值高度一致.在理论上分析了化合物作为电致发光材料的可能性,化合物CNP是一种很好的电子传输材料.     

十字交叉型π共轭分子3,6-二苯-1,2,4,5-(2′,2″-二苯基)-苯并二噁唑的电子结构和电荷传输性质的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法, 在6-31G(d)基组水平下研究了以三联苯和二苯基苯并噁唑构成的十字交叉型共轭分子3,6-二苯基-1,2,4,5-(2′,2″-二苯基)-苯并二噁唑的电子结构和电荷传输性质. 通过对分子的重组能和晶体中分子间电荷传输积分的计算得到该分子的空穴迁移率为0.31 cm²·V^-1·s^-1, 电子迁移率为0.11 cm²/(V·s). 计算结果表明, 空穴的传输主要是通过三联苯方向上两端苯环的“边对面”的相互作用以及分子中心π体系的错位重叠相互作用来实现的. 而电子的传输路径主要是通过苯并噁唑方向的π-π重叠相互作用来实现. 通过分析分子正负离子态的Mulliken电荷发现, 正电荷较多分布在三联苯方向上, 而负电荷较多分布在苯并噁唑方向上. 计算结果表明, 电子和空穴的传输分别在分子相互交叉的不同方向上, 有利于电子和空穴的平衡传输.