基于新一代密度泛函和神经网络势能面的量子反应动力学计算

介绍了近年来发展起来的新一代密度泛函XYG3及利用神经网络构造分子体系势能面的最新进展。以H₃和CH₅等体系为实例,表明基于高效准确的密度泛函电子结构计算,与神经网络高精度势能面构造的理想结合,可以得到可靠的化学动力学结果,并有望用于更大更复杂的体系。     

XPK程序包：扩展唯象动力学方法(XPK)与常规动力学蒙特卡罗(KMC)方法的比较

在常规的动力学蒙特卡罗方法(KMC)中,扩散过程的速率往往远大于化学反应,因而造成KMC方法在模拟表面化学体系演化时效率非常低下. 为了解决这一时间尺度分离问题,本文最近发展了扩展唯象动力学方法(XPK). 本文基于加氢反应体系模型,利用新发展的XPK程序包,对XPK方法与常规的KMC方法进行了细致的对比. 为了更全面地说明问题,测试中包含了两条不同的势能曲线,以及多种吸附物之间的相互作用. 对比的内容包括计算消耗、并行效率以及稳态的收敛行为等. 测试结果表明,相比于常规的KMC方法,XPK方法在兼顾精度的同时大大提高了模拟效率. 因而可以预期,XPK方法将成为多相催化理论研究的强有力工具. 特别是在表面吸附物种相互作用有决定性影响的情况下,XPK方法的优势尤其突出.     

六元和五元环芳香化合物在Si(001)-2×1面上的Diels-Alder加成反应——结合能与芳香化合物共振能的相关性

建议了一种能量分解方案用于解释苯与Si（001）-2×1面发生[4+2]加成反应时结合能相当低这一有趣现象,并通过密度泛函簇模型计算证实,这种能量分解方案可以应用于其他的六元和五元环芳香化合物,并揭示了这些芳香化合物与Si（001）-2×1面发生[4+2]加成反应时,其结合能与芳香化合物的共振能有较强的相关性.     

分子组装理论基础的探究——现状与机遇

分子组装是在分子以上层次创造新物质、产生新功能的重要手段.提升分子组装过程的可控性和组装体功能性是该领域的核心目标,但由于研究复杂分子组装体系的手段和理论的匮乏,迄今绝大部分研究只能限于了解组装过程始末的“黑箱”模式,这成为该领域的发展瓶颈之一.本文围绕分子到亚细胞层次的分子组装体系及其理论方法与模型,尝试将物质、能量与信息作为度量分子组装研究复杂性的三个维度,从简单到复杂地逐级剖析探讨分子组装的理论研究现状、机遇和突破口.首先,在物质维度上揭示分子组装过程呈现多路径、多阶段和多尺度等复杂性;进而在物质基础上引入能量维度,阐明熵驱动或熵焓互补现象普遍存在于分子组装体系中,并探讨远离平衡态的分子组装体系如何产生时空有序的功能耗散结构;继而在物质与能量基础上引入信息维度,探讨分子组装信息网络中的正、负反馈协同,以及如何促使系统涌现出复杂的生理功能.为了突破分子组装理论研究的瓶颈,似乎亟需建立更大的框架.从物质、能量和信息的三个维度协同研究,有望系统深入认知组装规律,进而建立新理论,发展高效精准的调控手段,提升分子组装体系的复杂性和功能性,并可能为生命科学和软物质科学提供新视角和新方法.     

Zn2+掺杂对GdTaO4:Eu3+荧光粉结构和发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了掺杂不同浓度Zn2 的GdTaO4:Eu0.1荧光粉,研究了Zn2 掺杂对GdTaO4:Eu3 的结晶性能,晶粒形貌和光致发光特性的影响.以X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激发-发射谱、衰减时间谱等方法对其性能进行了表征.结果表明,Zn2 掺杂可显著提高GdTaO4:Eu3 的光致发光强度,当掺杂浓度x=0.01时,光强被提高至2.7倍,可归因于的Zn2 进入了GdTaO4:Eu3 基质晶格,产生了一定浓度的氧空位以达到电荷平衡,并导致发光中心Eu3 的晶格场发生畸变;当x=0.13时,光强提高至3.2倍,且其衰减时间被缩短至40%,可归因于Zn2 的助熔剂效果;但当x＞0.13时,ZnO和GdTa7O19杂相的出现将导致发光强度减弱和衰减时间延长.另外,初步探索表明,Li2CO3和.KCl的共掺杂能进一步提高G.dTaO4:Eu0.1,Zn0.13的发光强度.     

CO在Cu/ZnO上吸附的簇模型研究

采用DFT方法和HF方法对CO在Cu／ZnO催化剂上的Zn（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）表面位上的吸附行为进行了比较研究.结果表明：HF方法给出了较弱的M-CO（M＝Zn（Ⅱ），Cu（Ⅰ））表面吸附键描述，但无法正确预测其强弱顺序，MP2方法与DFT方法则给出与实验事实一致的描述.文章还对CO／铜基催化剂吸附体系的IR光谱进行了合理的理论预测.     

NiO（100）面小分子（CO，NO，O_2）吸附的DV－X_α嵌入簇模型研究

采用在晶体场中嵌入原子簇的量子化学ＤＶ－Ｘ_α方法，计算了小分子ＣＯ、ＮＯ、Ｏ_２等在ＮｉＯ（１００）面上阳离子吸附位上的吸附行为，发现有两种不同的作用存在于ＸＯ／ＮｉＯ（１００）吸附体系中，一种是表面电场对吸附分子的静电作用，大小顺序为：ＣＯ＞ＮＯ＞Ｏ_２；另一种是吸附分子与表面原子间的轨道相互作用，大小顺序为：ＮＯ＞Ｏ_２＞ＣＯ．ＣＯ与表面的相互作用主要是静电作用；在ＮＯ以及Ｏ_２分子的吸附中，静电作用和轨道相互作用都有贡献。定性解释了ＸＯ分子吸附的ＩＲ光谱行为．     

NiO（100）面小分子（CO,NO,O2）吸附的DV—Xa嵌入簇模型研究

采用在晶体场中嵌入原子簇的量子化学ＤＶ－Ｘａ方法，计算了小分子ＣＯ，ＮＯ，Ｏ２等在ＮｉＯ（１００）面上阳离子吸附位上的吸附行为，发现有两种不同的作用存在于ＸＯ／ＮｉＯ（１００）吸附体系中，一种是表面电场对吸附分子的静电作用，大小顺序为：ＣＯ＞ＮＯ＞Ｏ２；另一种是吸附分子与表面原子间的轨道相互作用，大小顺序为：ＮＯ＞Ｏ２＞ＣＯ。ＣＯ与表面的相互作用主要是静电作用；在ＮＯ以及Ｏ２分子的吸附中，静电作用     

氧物各NiO（100）面吸附的DV—Xα簇模型研究

采用在晶体场中嵌入原子簇的量子化学ＤＶ－Ｘα方法，计算氧物种Ｏ２，Ｏ２＾－，Ｏ，Ｏ＾－，Ｏ＾２－等在ＮｉＯ（１００）面上阳离子吸附质上的吸附行为，结果表明，分子氧吸附时，产生Ｏ２＾δ－（０．２４＜δ＜０．８８）吸附基团，并随着δ值的升高，进一步分解产生Ｏ＾－基团；各种氧物种的吸附都使得吸附位阳离子的氧化态有所升高。     

Theoretical analysis of the electromagnetic field inside an anomalous-dispersion microresonator under synthetical pump

We study the spatiotemporal evolution of the electromagnetic field inside a microresonator showing an anomalous dispersion at the pump wavelength by using the normalized Lugiato–Lefever equation. Unlike the traditional single continuous wave(CW) pumping, an additional pump source consisting of periodical pulse train with variable repetition rate is adopted.The influences of the microresonator properties and the pump parameters on the field evolution and the electromagnetic field profile are analyzed. The simulation results indicate that, in the anomalous dispersion regime, both increases of the input pulse amplitude and the repetition frequency can result in the field profiles consisting of multiple peaks. A series of equidistant pulses can also be obtained by increasing the CW pump power. In addition, we find that a large physical detuning between the pump laser carrier and the cavity resonance frequency also causes the splitting of the inside field.