基于量子化学计算的谷氨酰胺太赫兹吸收谱模拟

利用量子化学计算方法模拟物质的太赫兹吸收谱,可以为目标物质的太赫兹吸收特征匹配分子振动模式,对深刻理解谱的形成机理十分必要。模拟结果的可靠性,主要取决于目标物质初始构型的搭建和振动模式计算方法的选择。首先利用太赫兹时域光谱技术获取了谷氨酰胺固态样品的太赫兹吸收谱,为了在理论模拟过程中体现考虑分子间作用的程度,构建了三种常用于有机物太赫兹吸收谱模拟的谷氨酰胺初始构型,单分子、二聚体、晶胞。使用量子化学计算程序基于密度泛函理论对三种初始构型进行了结构优化和振动模式计算。将计算结果通过洛伦兹线型函数拟合为吸收谱与实验吸收谱进行对比发现,二聚体构型的模拟吸收谱从吸收峰个数上优于单分子构型,在此基础上,晶胞构型模拟结果从吸收峰峰位上又较二聚体构型有了明显的改进,随着初始构型考虑分子间作用的程度提高模拟结果逐步逼近实验吸收谱。在得到了可靠的理论模拟吸收谱的基础上,成功对谷氨酰胺固态样品在0.3～2.6 THz范围内的三个吸收峰匹配了晶胞内各分子的集体振动模式。研究表明,在固体样品的太赫兹吸收谱理论模拟中,在计算能力允许的情况下,应尽可能选择全面反映分子间作用力的晶胞构型作为计算的初始构型。     

LaT_2Si_2(T=Fe,Ni)结构的原子级模拟

利用Chen-Mbius晶格反演获得的原子间相互作用势对LaT2Si2(T=Fe,Ni)金属间化合物的结构稳定性、晶格参数和晶格振动进行原子级模拟研究。计算结果表明,所获得稳定相的晶格参数和原子坐标与实验符合得很好。计算了LaT2Si2不同虚拟结构的X射线衍射图谱。通过无序扰动、整体变形和高温扰动检验了ThCr2Si2型LaT2Si2的相稳定性。利用原子间相互作用势,进一步计算了LaT2Si2化合物声子态密度、比热容及振动熵。     

Interfacial potential approach for Ag/ZnO （0001） interfaces

Systematic approaches are presented to extract the interfacial potentials from the ab initio adhesive energy of the interface system by using the Chen–M ¨obius inversion method. We focus on the interface structure of the metal（111）/Zn O（0001）in this work. The interfacial potentials of Ag–Zn and Ag–O are obtained. These potentials can be used to solve some problems about Ag/Zn O interfacial structure. Three metastable interfacial structures are investigated in order to check these potentials. Using the interfacial potentials we study the procedure of interface fracture in the Ag/Zn O（0001） interface and discuss the change of the energy, stress, and atomic structures in tensile process. The result indicates that the exact misfit dislocation reduces the total energy and softens the fracture process. Meanwhile, the formation and mobility of the vacancy near the interface are observed.     

水合肼在高岭石层间插层行为的量子化学研究

水合肼以其碱性及吸附性受到越来越多的关注,同时它在粘土中的污染问题也越来越受到重视.本工作构建了高岭石团簇模型为Al6Si6O42H42并在B3LYP/6-31G(d,p),MP2/6-31G(d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)和MP2/6-31++G(d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)水平下对一水合肼以及二水合肼在高岭石层间的插层性质(如:优化构型、结构参数、结合能、电荷分布、振动光谱、静电势等)进行探究.计算表明,当一水合肼进入层间后,水分子和肼分子之间的相互作用发生了改变.即水与肼分子分别以氢键的形式插层于高岭石层间,且肼与高岭石之间的相互作用要强于肼与水之间的相互作用,同时插层位点多位于高岭石四面体层和八面体层的重叠区域内,这些都是水合肼易进入高岭石层间而难以脱去的重要因素.当二水合肼进入层间后,随着层间距的不断扩大,肼分子与高岭石铝氧层之间的相互作用仍强于肼分子与水分子间的作用.但当层间距超过1.05 nm时,水分子与肼分子之间的作用则强于肼分子与高岭石的作用,这也印证了若要将肼脱附,需将层间距增大以减弱肼分子与高岭石的作用,再用溶剂将其脱附的可行性.     

苯分子与Si_6O_18H_12和Al_6O_24H_30团簇模型相互作用的理论研究(英文)

粘土矿已经被广泛用来去除有机物,修复和净化被石油碳氢化合物污染的土壤和地下水.我们选择高岭石作为研究对象,构造了Si6O18H12和Al6O24H30两个团簇模型分别代表高岭石的硅氧层表面和铝氧层表面,在MP2/6-31G(d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)的理论水平上系统地研究了气态下苯分子和高岭石团簇模型的相互作用.并进一步分析了苯分子和高岭石表面相互作用的各种气态性质,比如:优化的几何构型、结构参数、吸附能、自然键轨道电荷分布、振动频率变化、静电势、电子密度性质(次级氢键的电子密度和拉普拉斯算符值)和电子密度差分等.优化的几何构型表明苯分子吸附在高岭石表面的本质可能是次级氢键的形成.其他性质的结果进一步验证了次级氢键的存在,并指出苯更倾向于吸附在高岭石的铝氧层表面,且苯环和铝氧层表面形成近似90°的夹角.     

应用ABEEM/MM力场模型研究水分子团簇(H2O)n(n=7～35)的性质

应用ABEEM/MM模型研究和计算了水分子团簇(H2O)n(n=7～35)的各种性质,如:优化的几何构型,氢键个数,结合能,稳定性,ABEEM电荷分布,偶极矩,以及结构参数、平均氢键个数和强度、团簇的递增结合能等,并描述了六聚水区域中所反映的从二维结构(从二聚水到五聚水)到三维结构(n>6的水分子团簇)的过渡,又进一步地预测了从立方体结构到笼状结构的过渡出现在n=12的水分子团簇中,随着类似于笼状结构特点的不断增强,五元环的富集程度有所增加.以上研究不仅系统研究和分析了水团簇的各种性质,而且对比Ab initio研究和实验结果,进一步验证了ABEEM/MM模型的合理性以及参数的正确性和可转移性.     

1,3,5-三硝基苯在高岭石表面吸附的理论研究

构造了高岭石硅氧层和铝氧层的团簇模型(分别为Si₁₃O₃₇H₂₂和Al₆O₂₄H₃₀), 并分别在B3LYP/6-31G(d), MP2/6-31G(d)//B3LYP/6-31G(d)和B3LYP/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-31G(d)理论水平上对1,3,5-三硝基苯(TNB)在高岭石表面的吸附性质(如优化的几何构型、 结构参数、 吸附能、 振动频率、 静电势和分子轨道等)进行了研究. 结果表明, TNB和硅氧层表面间的相互作用以静电和范德华相互作用为主; TNB与铝氧层间的相互作用以氢键为主, 且TNB和铝氧层间相互作用的能量更低, 结构更稳定.     

Site preference and thermodynamic properties of R3Ni13-xCoxB2（R=Y,Nd and Sm）

This paper investigates the structural stability of intermetallics R3Ni13-xCoxB2(R=Y,Nd and Sm) with Nd 3 Ni 13 B 2-type structure and the site preferences of the transition element Co by using a series of interatomic pair potentials.The space group remains unchanged upon substitution of Co for Ni in R3Ni13-xCoxB2 and the calculated lattice constants are found to agree with reports in literatures.The calculated cohesive energy curves show that Co atoms substitute for Ni with a strong preference for the 3g sites and the order of site preference is 3g,4h and 6i.Moreover,the total and partial phonon densities of states are first evaluated for the R 3 Ni 13 B 2 compounds with the hexagonal Nd 3 Ni 13 B 2-type structure.     

镍基超导母体材料EuNi_2Si_2的结构和热力学性质研究

应用Chen-Mbius晶格反演获得的原子间相互作用势,对镍基超导母体材料EuNi2Si2不同空间群的结构进行结构弛豫、切变拉伸、随机扰动和X射线衍射谱的分析.研究表明,空间群号为139结构的EuNi2Si2母体材料能量最低,结构最稳定.另外,还计算了空间群号为139稳定晶格结构的声子态密度和热力学性质.计算结果表明:对于声子态密度,原子质量较大的稀土元素Eu在低频范围内贡献最大,随着频率的升高,原子质量较小的元素Si的贡献越来越突出;对于比热容和振动熵,在低温区元素Eu和Ni的贡献较大,随着温度的升高,元素Si的贡献越来越突出.     

应用ABEEM/MM模型研究水分子团簇(H2O)n (n=11～16)的性质

应用ABEEM/MM 模型计算了较大的水分子团簇(H2O)n (n=11~16)的各种性质,如：优化的几何构型, 氢键个数, 结合能, 稳定性, ABEEM 电荷分布, 偶极矩, 以及结构参数、平均氢键个数和强度, 增加的团簇结合能等.结果表明,从立方体结构到笼状结构的过渡出现在n=12的水分子团簇中,随着类似于笼状结构特点的不断增强,五元环的富集程度有所增加.