OX2(X=F，Cl，Br，I，At)中的离域π63键

本文在理论层面上研究了OX₂(X=F,Cl,Br,I,At)分子的电子结构,结果表明其中存在离域π⁶₃键,氧原子采取sp²杂化方式,与价层电子对互斥理论预测的结果不符. 提出了离域稳定化能衡量形成离域π⁶₃键对能量降低的贡献,证实离域π⁶₃键对分子结构起到了额外的稳定作用. 这些现象可以总结为一种配位效应.     

几何视角下的热力学

几何和热力学中的联系长期没有受到足够的注意.本文用几何分析了热力学中的三个问题.第一,从数学上切触几何理解汤姆孙-贝特洛原理,并直接提炼出热力学第三定律;第二,如何从二维曲面的高斯曲率研究气液临界点附近的形状,研究van der Waals方程中a、b系数是否和温度有关这一问题;第三,涨落理论可以有度规描述并具有标量曲率,并利用van der Waals方程展示了标量曲率如何刻画分子之间的相互作用.因此,通过挖掘热力学问题的几何内涵不但可以解决热力学疑难问题,还可以发现新的研究方向.     

温度扰动下CuCl2/DMF溶液的二维相关拉曼光谱分析

溶液的光谱研究一直受到化学工作者的关注,但大多研究是以一维光谱技术为主,存在分辨率低,误差较大,重叠峰难以分辨等诸多弊端,无法清晰地给出需要的信息。二维光谱通过对外部扰动下的动态光谱进行相关分析计算,从而得到光谱强度的整体变化信息,显著提高一维光谱的分辨率以及重叠峰的分离度。在判断特定外扰下不同官能团的响应次序以及研究分子间、分子内的弱相互作用上具有独特优势。采用二维相关拉曼光谱和理论计算相结合,对溶液内微观团簇及其变化进行了研究。利用显微共焦激光拉曼光谱仪对目标溶液(纯DMF与0.84 mol·L-1的CuCl₂/DMF溶液)进行了升温实验。结果发现在C-N键伸缩振动谱带范围内,由于CuCl₂的加入,特征峰强度整体大幅下降,峰宽变大,在1 115 cm-1有新峰产生,随温度升高,伸缩振动峰强度逐渐下降,峰形变缓。为了获得C-N键振动内各特征峰随温度的变化情况,采用移动窗口二维拉曼(MW2D Raman)光谱技术,对光谱数据进行分析。结果表明溶液内不同类别的微观团簇对温度的敏锐程度不同,随温度升高,它们之间存在相互转化,且变化速度不同。为了获取溶液内各微观团簇运动的实质,以温度为外扰,采用二维拉曼(2D Raman)光谱对目标溶液进行分析,通过对二维光谱中特征峰进行归属和变化次序判断,发现金属Cu2+的加入,使得溶液体系变得更加复杂,除存在原溶剂内所含的团簇构型,还存在与Cu2+发生溶剂化的团簇构型,它们之间存在着一定的相互转化。利用密度泛函理论对溶液中可能存在的团簇构型进行结构优化和热力学计算,结果证实了Cu2+与DMF存在相互作用,且由此产生的团簇构型[Cu(DMF)_n]2+(n=1~6)的稳定性随n的增大逐渐变差,进一步验证了二维相关光谱分析的可行性与正确性。     

卟啉基非金属纳米片用于可见光光催化制氢

本文基于密度泛函理论预测了一种用于可见光范围光催化制氢的新型二维非金属纳米材料,该材料可以由HTAP分子脱氢聚合得到,具有良好的结构稳定性,且带隙为2.12 eV,可以实现可见光区域的光捕获. 材料的带边能级位置恰好包裹水的氧化还原电位,有利于实现全光解水. 电子的迁移率略高于空穴的迁移率,有利于光生载流子的分离. 光生电子可以提供足够的驱动力使得析氢反应自发进行.     

(KN3)n(n=1~5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论B3LYP方法, 在6-311G*基组水平上对(KN3)n(n=1~5)团簇各种可能的结构进行了几何结构优化, 预测了各团簇的最稳定结构. 并对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷分布和稳定性性质进行了分析研究. 结果表明, 叠氮化合物中叠氮基以直线型存在, KN3团簇最稳定结构为直线型, (KN3)n(n=2~3)团簇最稳定结构为环形结构, (KN3)n(n=4~5)团簇最稳定结构是由(KN3)2团簇最稳定结构形成的平面和空间结构. N-N 键键长在0.1156~0.1196 nm之间, N-K键键长在0.2357~0.2927 nm之间; 叠氮基中间的N原子显示正电性, 两端的N原子显示负电性, 且与K原子直接作用的N原子负电性更强, 金属K原子与N原子之间形成离子键. (KN3)n(n=1~5)团簇最稳定结构的IR光谱最强振动峰均位于2180~2230 cm-1, 振动模式为叠氮基中N-N键的反对称伸缩振动. 稳定性分析显示, (KN3)3团簇具有相对较高的动力学稳定性.     

An Interacting Gauge Field Theoretic Model for Hodge Theory: Basic Canonical Brackets

We derive the basic canonical brackets amongst the creation and annihilation operators for a two （1 ＋ 1）- dimensional （2D） gauge field theoretic model of an interacting Hodge theory where a U（1） gauge field （Aμ） is coupled with the fermionic Dirac fields （ψ and ψ）. In this derivation, we exploit the spin-statistics theorem, normal ordering and the strength of the underlying six infinitesimal continuous symmetries （and the concept of their generators） that are present in the theory. We do not use the definition of the canonical conjugate momenta （corresponding to the basic fields of the theory） anywhere in our whole discussion. Thus, we conjecture that our present approach provides an alternative to the canonical method of quantization for a class of gauge field theories that are physical examples of Hodge theory where the continuous symmetries （and corresponding generators） provide the physical realizations of the de Rham cohomological operators of differential geometry at the algebraic level.     

ComBn(m+n≤6)团簇的结构，电子特性和磁性研究

基于密度泛函理论和卡里普索结构预测方法,系统研究了ComBn(m+n≤6)团簇的结构,电子特性和磁性。首先,通过卡里普索结构预测方法获得了体系的基态和亚稳态结构。基于基态结构,利用HOMO-LUMO能隙,垂直电离势,垂直电子亲和势和化学硬度分析了掺杂体系的稳定性。最后,研究了基态结构对应的自然布局分布,自然电子组态等电子特性和磁性。     

第一性原理对SinMg(n=1-12)团簇结构、稳定性与电子性质的研究

运用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311G基组水平上对 团簇进行了构型优化、频率分析与电子性质计算.同时讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分、自然电子布居、极化率.研究结果表明： 团簇的基态绝大多数为立体结构. 时,体系的基态为自旋三重度, 时,则为单重态.镁原子的掺入使得主团簇的电子性质发生了明显的变化,掺杂使体系的平均结合能降低,能隙减小,化学硬度减小,电子亲和能增大.电子总是从 原子向 原子转移.团簇中原子之间的成键相互作用随n的增大 而增强,团簇的电子结构随n的增大而趋于紧凑.     

值得怀念的合作经历

<正>1969年6月,我被派到湖北潜江"五七"干校接受"再教育",1971年7月回到中国科学院物理研究所(以下简称物理所)。当时的"军代表"已解散了物理所的理论室,我被分到超导实验室的超导天线组向实验同行学做实验,1972年,我参加了郝柏林在磁学室重新组织的理论与计算组。当时成立这个组有两方面的原因:一是郝柏林、蒲富恪等同事已经有相当长一段时间从事天线研究,大量使用计     

有限长扶手椅形单壁碳纳米管分子静电势的理论研究

在混合密度泛函B3LYP理论下,用3-21G基函数对有限长扶手椅形单壁碳纳米管(4,4)、(5,5)和(6,6)的构型进行优化和分子静电势计算.结果表明:除近核区域为正常的正电势外,碳纳米管结构模型的管内和管外为负电势区域;在碳纳米管结构模型的管内,管心处均出现负电势的最小值,且负电势的绝对值随着碳纳米管的曲率降低而增大,管心轴线上静电势的变化随碳纳米管的曲率降低而减少,带电粒子流比较容易通过纳米管.