从渐近修正Kohn-Sham轨道计算电子相关化的分子间作用能项

对称性匹配微扰理论(symmetry-adapted perturbation theory, SAPT)能把总作用能分解成有物理意义的各作用能项, 是了解分子间力的基本手段. 本工作的开展是因为目前标准SAPT方法无法计算含能大体系的作用能项. 对于大体系而言, 基于Kohn-Sham轨道的SAPT(SAPT(DFT))具有高的计算效能, 但对作用能项的计算效果却不佳. SAPT(DFT)的缺陷产生于常用交换-关联势的错误渐近特性. 为了消除这些缺陷, 借助于van Leeuwen 和 Baerends(LB)模型势及Fermi-Amaldi (FA)类型势, 把两种渐近修正技术应用于三个供测试的二聚体小体系(He₂, HF₂和(N₂)₂)和一组处于不同分子间距的硝酰胺二聚体体系. 结果显示: 当使用新近发展的依频密度极化率(frequency-dependent density susceptibilities, FDDS)技术用于计算色散能时, FA渐近校正方案非常有效地克服了SAPT(DFT)中的缺陷, 并比LB校正具有更好的精度. 经FA校正的SAPT(DFT)方法能够正确地定量预测所有测试系统结合能的趋势, 并且与标准的SAPT相比, 大大减少了计算代价. 这个方法成功应用于硝酰胺二聚体表明: 此方法在精确计算更大的体系, 如含能体系的分子间力方面很有潜力.     

密度泛函理论在分子磁学中的应用1.单氧桥联双核铁(Ⅲ)[Cl3FeOFeCl3]2-磁耦合作用

通过对桥联双核铁(Ⅲ)[Cl3FeOFeCl3]2-的磁耦合常数的计算,探讨了密度泛函理论计算条件对计算结果的影响.基于密度泛函理论下的破损态方法,着重讨论了双核Fe(Ⅲ)2的d5-d5电子通过氧桥的超交换作用.研究发现分子的反铁磁通道主要是Fe(Ⅲ)的dyz和dz2与μ-O的p轨道形成的,具有π*/π*和σ*/σ*特征的超交换通道.     

对称轨道及张量的新理论方法

提出了产生对称轨道 (symmetricorbital,SO)的标准方法与封闭公式 .SO对于乘法运算是封闭的 ,SO的直积构成N秩SO张量 (NthrankSOtensor,SOT)群 .在进行高秩张量矩阵元计算时 ,SOT方法能自动实现物理因子与几何因子的完全分离 ,无需偶合系数 .与不可约张量方法比较 ,计算过程大大简化 .     

四种硝基苯的电化学行为及其反应活性的理论计算

在滴汞电极上研究了硝基苯、对硝基甲苯、间二硝基苯及2，4-二硝基氯苯的电化学行为，并用量子理论对四种硝基苯化合物的反应活性进行了预测，理论与试验结果基本一致，据此提出了预测分子的电化学活性的方法。     

(AB)8(AB=BN，AlP，GaAs，InSb)团簇环状结构与性质的密度泛函理论研究

用杂化密度泛函B3LYP方法研究了(AB)₈(AB=BN，AlP，GaAs，InSb)团簇环形结构的平衡几何构型、电子结构、振动特性以及极化率。计算结果表明，(AB)₈团簇的双层环状结构中，每个A(B)原子都与3个B(A)原子成键，且Ⅴ族元素的原子比Ⅲ族元素的原子更接近团簇中心，(BN)₈、(AlP)₈、(GaAs)₈、(InSb)₈的平均极化率依次增大，IR和Raman谱峰发生红移。另外，讨论了热力学稳定性和动力学稳定性的变化。     

Si5H3,Si5H6,Si5Li3及Si5Na3原子簇结构的理论研究

利用Gaussian-94计算程序中的B3LYP方法，在6—311 G(2d)6d基组下，对Si5，Si5H3，Si5H6，Si5Li3和Si5Na33原子簇的几何结构进行优化和频率计算．结果表明，Si5原子簇中最稳定的具有D3h对称性的结构中，位于同一平面上的3个Si原子确实具有剩余的成键能力，可以与3个H，Li，Na原子和6个H原子形成稳定的化合物．研究还发现，虽然H，Li和Na都属同一主族，但它们与Si5原子簇中Si原子的键连方式却不同，而且它们的加入，对Si5原子簇的“三角双锥”结构也有不同的影响．     

FC(O)O自由基与NO2反应的量子化学研究

用量子化学DFT, MP2, G3和G3MP2方法对FC(O)O自由基与NO₂的反应机理进行了理论研究. 优化了反应势能面上各驻点的几何结构, 通过内禀反应坐标(IRC)计算和振动分析, 确认了反应中的过渡态, 并用过渡态理论(TST)计算了相关反应的速率常数.     

3-(3′-吡啶基)-6-芳基-1，2，4-三唑并[3，4-b]-1，3，4-噻二唑衍生物基态和激发态性质

用密度泛函B3LYP方法对3-(3'-吡啶基)-6-芳基-1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑衍生物(芳基为苯基、3-吡啶基和苯乙烯基)进行基态几何构型全优化,计算分子的电离势I_p和电子亲和势E_A等相关能量,并用Zerner间略微分重叠(ZINDO)和含时密度泛函(TDDFT)方法计算吸收光谱,用单组态相互作用方法(CIS)优化三种化合物分子的S_1激发态结构,分析其能量与发射光谱的关系,计算溶剂中分子的吸收和发射光谱,并与实验结果对照.计算结果表明,从3-(3'-吡啶基)-6-苯基-1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑分子(化合物A)到3-(3'-吡啶基)-6-(3'-吡啶基)-1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑分子(化合物B)以及3-(3'-吡啶基)-6-对乙烯苯基-1,2,4-三唑并[3,4-b]- 1,3,4-噻二唑分子(化合物C)的电子亲和势依次增大,愈来愈容易接受电子,吸收光谱和发射光谱红移.     

羰基硼化合物B2n(CO)n (n＝1～6)的理论研究

运用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G*方法, 对羰基硼化合物B_2n(CO)_n (n＝1～6)各种可能的结构进行了优化,对它们的几何构型、电子态、振动频率、核独立化学位移(NICS)和B₂CO的分子轨道进行了理论研究, 得到了B_2n(CO)_n (n＝1～6)结构的稳定性信息. 在它们的基态结构中, 羰基的配位方式是端配位(μ₁-CO), B_2n(CO)_n (n＝1～5)的基态构型是线形或平面结构, B₁₂(CO)₆的基态构型则较为复杂. B_2n(CO)_n (n＝1～3)的基态是三重态, B_2n(CO)_n (n＝4～6)的基态是单重态. 振动频率和轨道的研究为实验提供了重要的理论依据.     

小波包去噪信号的分形特征

将分形理论与小波包滤波相结合，用盒维数的大小来评判信号曲线的滤波情况。随着小波包分解尺度的增大，滤波后信号曲线的盒维数逐渐减小，并最后趋于稳定值。因此可以根据盒维数-分解尺度曲线来选择最佳分解尺度。对仿真含噪信号进行了滤波实验，结果表明：即使在信噪比低至0．5时仍能得到较好的结果，并且该法用于毛细管电泳实验数据的处理结果同样令人满意。