有机分子聚集体中振动分辨光谱的激子耦合效应

光谱是探究分子间相互作用及发光机理的有效手段.本工作采用Frenkel激子模型和量子力学/分子力学（QM/MM）方法系统研究了一系列聚集诱导发光（AIE）体系和传统荧光（非AIE）体系晶态下的吸收、发射光谱.结果表明,分子内电声子耦合（λ）与分子间激子耦合（J）竞争决定了晶态聚集体的光谱特性.在室温下,当J/λ值大于约0.17时,有机分子聚集体光谱的激子耦合效应将表现明显.例如,对于面对面排列的H聚集体,只有考虑激子耦合效应的理论计算光谱才与其实验光谱吻合很好,即相较于单分子光谱的吸收蓝移、发射减弱并红移.对于AIE体系,因为其J/λ值均小于0.17,AIE聚集体光谱特征主要是由分子内电声子耦合所主导,激子耦合可以忽略不计.     

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。     

Eu3+掺杂的XFn-H3BO3玻璃材料的声子边带分析

制备了组分为５９．５Ｈ３ＢＯ３－４０ＸＦｎ－０．５Ｅｕ２Ｏ３（Ｘ＝Ｃａ,Ｍｇ,Ｙ,Ｐｂ：ｎ＝２或３）的玻璃材料,用Ｅｕ＾３＋对玻璃材料进行了声子边蛭 声子边带谱的高频模式进行了拟合,同时计算了与无辐射跃迁密切相关的不同模式的电声子耦合常数。结果表明电声子耦合常数ｇ由大到小随氟化物种类的变化顺序为ＣａＦ２、ＹＦ３、ＭｇＦ２、ＰｂＦ２,不同样品的声子边带谱与Ｒａｍａｎ散射谱的测定结果基本一致。     

第一性原理的形变势理论研究声学声子散射对电荷传输的影响

本文应用密度泛函理论和玻尔兹曼方程,在形变势理论的框架和驰豫时间近似下,研究了分子晶体中电子与声学声子散射对电荷传输的影响.针对蒽、萘、丁省和并五苯的计算表明,非局域化电子的传输过程主要受到来自于声学声子的散射.对于蒽晶体,与以前的Holstein-Peierls模型计算结果相比,发现纵向声学声子对空穴的散射强度是光学声子的3倍,所得到的空穴迁移率更接近超纯单晶样品的实验测量结果.同时,我们发现电子的本征迁移率比空穴还要大,应用前线轨道交叠分析可以合理地解释这一结果.     

面向有机光电材料的电子激发态结构与过程的计算方法

共轭聚合物与有机分子材料中的电子激发结构与过程决定了材料的光电功能：根据Kasha规则,低能级激发态的排序决定能否发光;最低激发态至基态的辐射跃迁与无辐射跃迁之间的竞争决定了发光效率,后者主要由非绝热耦合（声子作用）决定;电荷激发态载体的传输由电子分布与振动耦合或杂质和无序的散射弛豫过程决定．本文针对有机功能材料的发光性能,介绍两种理论方法的研究进展,即可用于计算共轭聚合物激发态结构的量子化学密度矩阵重整化群方法和计算发光效率的多模耦合无辐射跃迁速率方法．这些方法被应用于有机功能材料的性能预测和分子设计中．     

氮化硼纳米管热输运性能的分子动力学模拟

采用基于声子散射理论的Boltzmann-Peierls声子传输方程(BTE)和非平衡态分子动力学模拟(NEMD)方法研究了氮化硼纳米管(BNNT)的热输运性能.分析了BNNT的热力耦合效应,通过BTE与NEMD两种方法相结合,分析了温度和长度对BNNT热输运性能的影响,并应用量子修正扩大了NEMD的研究范围.结果表明:随着拉伸或压缩应变的增加,BNNT热输运性能均呈降低的趋势.通过计算声子态密度(PDOS)在理论上分析了以上结果,发现在拉伸状态下,声子模式的变化是决定BNNT热输运性能变化的主要因素;在压缩状态下,热导率变化是由于模型发生明显的屈曲变形引起的.在低温段,BNNT的热输运性能受量子效应影响最初有一个线性增加的过程,当温度超过一定值时,其开始显著地降低;当BNNT长度小于120nm时,随着长度的增加,其弹道性能逐渐减弱,但仍主要体现为弹道特征,其热导率(κ)与长度(L)基本满足κ∝Lα这一关系.     

准一维有机电荷迁移晶体电导率和温度的关系

在有机电荷迁移晶体中,有一类是由荷正电的施体分子柱与荷负电的受体分子柱交错平行排列而成,如TTF-TCNQ,因为这类晶体具有很强的各向异性,表现为准一维导体.实验得到,在T_P相似文献   

SrAl12O19:Pr3+中1S0能级的电子-振动跃迁

稀土离子Pr^3＋ 4f^2组态中的的高激发态1S0的光谱性质与其他4f^2能级有显著的差别.分析了SrAl12O19：Pr的^1S0→1I6和^1S0→^1D2发射光谱,跃迁分别属于Δ过程和M过程; 指认了其中的零声子线和电子-振动跃迁线.这两组跃迁中,电子-振动跃迁强度与零声子跃迁强度之比大于文献中报道的低激发态中的值,表明^1S0与4f5d态的混杂增强了它的电子-声子耦合.     

紧束缚模型方法及其在DNA分子中的应用

近年来,紧束缚模型方法被广泛应用于计算生物大分子体系.本文从第一性原理出发,根据紧束缚近似的思想,推导出生物大分子体系中的单电子运动方程.在此基础上给出了紧束缚模型方法中所涉及参数(在位能和迁移积分)的计算公式,在理论上完善了紧束缚模型方法.我们将所提出的参数化方法应用于理想B型DNA分子,给出了各种序列组合下的在位能和迁移积分.此外,我们还计算了周期性DNA分子poly(A)-poly(T)和poly(G)-poly(C)中空穴在位能和迁移积分随格点间距离的变化,为改进现有的SSH极化子模型提供了新的思路,有助于DNA中电荷输运的极化子机理的研究.     

二维纳米材料热传导行为及其界面调控※

二维纳米材料具有独特的二维无限拓展超薄结构, 其声子输运受到维度限制, 从而赋予了二维纳米材料新奇的热传导性质, 是研究微纳尺度热传导的理想材料平台. 界面工程可以引发二维纳米材料中声子振动模式的改变和声子振动的耦合, 导致材料的热传导行为改变, 为实际应用中微纳器件的散热、极端环境的热防护等提供了可能的解决方案. 详细介绍了在经典二维纳米材料中热传导的不同机制及新奇特性, 阐述了界面工程对二维纳米材料热传导的影响, 并进一步展望了原子分子级别界面调控在二维材料热传导领域的研究前景.