吡嗪分子在硅(100)面吸附构型的XPS和NEXAFS谱理论研究

本文利用X射线谱研究了吡嗪(C₄H₄N₂)分子共价吸附于硅(100)面的几种吸附构型的几何结构和电子结构. 利用密度泛函理论结合团簇模型,对预测的吸附结构的碳K壳层(1s)X射线光电子能谱(XPS)和近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)谱进行了模拟. 计算结果阐明了XPS和NEXAFS谱与不同吸附构型的对应关系. 与XPS谱相比,NEXAFS谱对所研究的吡嗪/硅(100)体系的结构有明显的依赖性,可以很好地用于结构鉴定. 根据碳原子的分类,研究了在NEXAFS光谱中不同化学环境下碳原子的光谱成分.     

王传奎

在杂化密度泛函理论的水平上研究了硝基苯氨(para—nitroaniline—pNA)分子的几何结构，并采用含时密度泛函理论(Time Dependent Density Functional Theory-TDDFT)研究了pNA分子的非线性光学性质。利用两态模型计算了pNA分子的一阶非线性光学超极化率β，并讨论了基矢效应和βz的色散关系。研究结果表明，对于该类分子，利用6—31 G基函数组可以得到收敛的结果。对于处于汽相的pNA分子，计算得到的结果和最近的实验结果符合得很好。对于在较低的频率范围内，两态模型给出的βz的色散关系和实验结果符合得较好；在较高的频率范围内，还应考虑其它态的贡献。     

分子构型对分子器件伏-安特性的影响

本文选取4,4′-二巯基联苯分子通过终端S原子化学吸附于两Au原子团簇形成分子结,利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论研究了该分子两苯环之间不同位置取向对分子能级结构以及该分子结伏安特性的影响.计算结果表明苯环扭转角增加会使分子能级发生不同程度的移动,从而引起最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)的间距增大.扭转角增大也会导致分子轨道的扩展性变差,从而使体系的导电性能降低.当扭转角为90度时,体系的导电性能最差.该工作有利于未来分子电子学器件的设计.     

双光子Jaynes-Cummings模型中场的振幅N次方压缩

分别研究了初始处于基态或激发态的一个二能级原子与相干态光场相互耦合的双光子Jaynes-Cummings模型中场的振幅N次方压缩特性,并讨论了其压缩度随入射光场的初始平均光子数和压缩阶数N的变化. 关键词：     

(E,E)-1,4-双{2''-[5''-(B,B-二甲基苯硼)-2-噻吩基]乙烯基}-苯分子双光子吸收特性的理论研究

在密度泛函水平上,利用响应函数方法,研究了分子的单光子和双光子吸收特性.计算出了该分子在低能量范围内的最大双光子吸收截面为6.47×10-47cm4s/photon,与实验符合的较好.研究结果表明该分子具有较强的双光子吸收特性,是较好的双光子吸收材料.     

外加电压对分子器件电子输运特性的影响：非线性输运性质

根据第一性原理计算了由外电场引起的分子的几何结构和电子结构的变化，并利用弹性格林函数的方法计算了分子器件的电输运特性，从而研究了外电场对1,4-苯二硫酚分子电子输运特性的影响。计算结果表明，对于前线分子轨道，能级的移动和分子末端格点的展开系数在低电压范围内随外电压基本成线性变化。外电场对分子器件的伏安特性有很明显的影响，特别是对电导曲线的形状。考虑电场后的理论结果与实验结果符合得较好。     

一种新型双共轭链分子非线性光学性质的理论研究

对实验室合成的双共轭链分子1,4-二(4-二乙胺基苯乙烯基)-2-［4-(N-甲基-N-羟乙基)氨基-4′-硝基偶氮苯］-5-己烷氧基苯(BSBAB)及合成它的单共轭链分子的单光子和双光子吸收特性在从头计算的基础上利用密度泛函理论进行了研究.分子BSBAB的优化结构显示，组成该分子的横链和纵链除了保持各自的共轭面外，几近相互垂直.因此，分子BSBAB较好地继承了两个单共轭链分子的光学特性.计算结果表明，在低能量范围内，分子BSBAB具有三个双光子吸收峰，分别来自于两个单共轭链分子以及两者的耦合作用.从理论上证明了双共轭链分子BSBAB是一种具有宽带强双光子吸收的分子材料.理论结果和实验结果符合得较好.在HF水平上的响应函数方法进一步证实了有限态求和方法计算结果的可靠性.还给出了电荷转移态的电荷迁移过程. 关键词： 双光子吸收 双共轭链有机分子 非线性光学     

静电场诱导的分子双光子吸收截面和光限幅性能的变化

采用时域有限差分法数值求解麦克斯韦-布洛赫方程,研究了当存在静电场时少周期脉冲激光在4,4'-二(二正丁胺基)二苯乙烯(BDBAS)分子介质中的传播过程,得到了分子的动态双光子吸收(TPA)截面并且展示了其光限幅行为. 由于静电场的存在打破了BDBAS分子的对称性,因此激光在传播过程中,其频谱同时出现了偶次谐波和奇次谐波. 随着静电场强度的增加,分子的动态TPA截面增大,同时光限幅效应更为明显.     

First-principle studies of I-V properties of a molecular wire

The elastic scattering Green function method has been developed to describe the I-V characteristics of molecular wires. The molecular electronic structure and the interaction between the molecule and the gold surface are two key factors for the charge transport properties of molecular wires in the formulas. An ab initio calculation at the hybrid density functional theory level is carried out to obtain the electronic structure of 4-4′-dimercaptodibenzene molecule. The frontier orbit theory and the perturbation theory are employed to determine the constant of the interaction energy between molecule and surface quantitatively. The numerical results show that the bonding between the sulfur atom and the gold atoms corresponds mainly to the covalent bond. Some molecular orbits are extended over molecule and gold cluster that certainly give channels for the charge transport, other molecular orbits are localized and the charge transport can take place by tunnel mechanism. At zero bias region, there exists a current gap. With the increasing bias, the conductance of the wire takes a shape of plateaus.