金刚石单空位的分子动力学模拟

用分子动力学方法模拟了金刚石中单空位的最近邻原子和次近邻原子的弛豫过程,计算所用的碳原子间相互作用势为Tersoff多体经验势.结果表明,单空位的最近邻原子是向外弛豫的,平均弛豫幅度约为2×10     

空位晶体相场模型模拟二维晶体相形貌图

[目的]揭示空位晶体相场模型(VPFC)中二维周期性晶体相空位缺陷结构形貌。[方法]对标准晶体相场模型的自由能函数进行修正得到空位晶体相场模型,再利用空位晶体相场方程,研究二维相图中不同相晶体结构形貌图,以及晶体结构中出现空位的条件。[结果]当平均原子密度数值位于不同晶体相时,呈现出不同的二维周期性晶体结构形貌图。[结论]将晶体结构形貌图与其原子密度曲线对照,可见该模型中晶体相结构主要有六角"凸起"相、条状相和六角"凹坑"相。当平均原子密度数值位于相图中局部粒子相和六角"凸起"相之间时,二维周期性晶体结构中将出现空位,并且晶粒内部空位随机分布,空位数目与原子密度值有关。     

水环境下氢氧根水分子团簇催化赖氨酸旋光异构及羟自由基致损伤的机理

在MP2/6-311++G(2df,pd)∥B3LYP/6-31+G(d,p)双理论水平,研究了氢氧根水分子团簇催化2种稳定构象的赖氨酸分子旋光异构及羟基自由基致其损伤的机理。反应通道研究发现:赖氨酸旋光异构有2个通道a与b,a是氢氧根水分子团簇与α-氢和氨基氮通过氢键作用形成底物,氢氧根拔α-氢,然后α-碳再拔另一侧2个水分子簇的氢;b是氢氧根水分子团簇与α-氢和羰基氧通过氢键作用形成底物,氢氧根拔α-氢,而后α-碳再拔另一侧2个水分子簇的氢。羟自由基拔氢致赖氨酸损伤可在b通道实现。势能面计算表明:水液相环境下,构象1(氨基羧基间为单氢键)和构象2(氨基羧基间为双氢键)旋光异构的优势通道均为b,决速步能垒分别是49.94和60.41 k J·mol~(-1),羟自由基在b通道致构象1和2赖氨酸分子的损伤为低或无势垒放热反应。     

水液相下羟基自由基(水分子簇)诱导脯氨酸分子损伤的机理

本工作采用密度泛函理论的M06-2X和MN15方法结合自洽反应场理论的SMD模型方法,研究了水液相下羟基自由基(水分子簇)诱导的两性脯氨酸分子损伤.反应通道研究表明:Pro的损伤可以通过羟基自由基(水分子簇)抽取α-H原子和五元杂环上不同位置的H原子实现.势能面计算表明:羟基自由基(水分子簇)抽取α-H的自由能垒在41...     

配合物Co(H2O)4(μ2-H2O)2K2(H2O)4(Hpht)4的合成与晶体结构

在水溶液中用硫酸钴与邻苯二甲酸氢钾反应得到了分子式为Co(H2O)4(μ2-H2O)2K2(H2O)4(Hpht)4的配合物,通过X-射线单晶衍射研究了其结构.该配合物的晶体属单斜晶系,空间群P21/c,晶胞参数a=10.430 7(2),b=6.857(3),c=29.577 5(5),β=97.987 0(10)°,V=2094.90(5)3,Z=2,Dc=1.550g/cm3,Mr=977.77,F(000)=1010,μ(MoKα)=0.702 mm-1,R1=0.0723,wR2=0.1875(I>2σ(I)).晶体分析表明钴与6个水分子的氧原子配位,其中两个氧原子作为桥联原子和两个K原子配位;K原子是五配位的,其他的配位原子来自两个水分子和两个Hpht,分子通过氢键构成沿ab面的层状结构.     

水液相环境下氢氧根催化天冬氨酸手性对映体转变及质子的作用

采用色散校正密度泛函的ωB97X-D方法、微扰理论的MP2方法和自洽反应场的SMD模型方法,研究了Asp分子2种稳定构象(Asp_1和Asp_2)的标题反应。反应通道与势能面的研究发现:Asp分子经过氢氧根(水分子簇)和α-碳抽氢及α-羧羟基、β-羧羟基、β-羧基和R-基旋转的一系列过渡态,实现了手性对映体转变。氢氧根抽α-氢和α-碳抽水分子的氢致Asp_1和Asp_2旋光异构的决速步内禀能垒在27.0 kJ/mol左右;水分子辅助氢氧根离子抽α-氢和α-碳抽2个水分子簇的氢致Asp_1和Asp_2旋光异构的决速步内禀能垒分别是34.0和40.0 kJ/mol左右。质子攻击中间体碳负离子的α-碳会加快Asp手性转变的进程。     

OⅡ空位对PbTiO3晶体影响的第一性原理研究

在广义梯度近似(GGA)下,利用超软赝势(USP)对理想PbTiO3晶体(以下简称理想晶体)和OⅡ空位PbTiO3晶体(以下简称OⅡ晶体)的电子云重叠布局数、态密度和能带分布等进行自洽计算.结果显示:OⅡ晶体与理想晶体相比能带向低能方向移动,而且在费米面附近O原子的2p轨道和Ti原子的3d轨道存在明显杂化,这种杂化是PbTiO3晶体保持铁电性的主要原因.氧空位使OⅠ空位PbTiO3晶体(以下简称OⅠ晶体)的氧八面体发生畸变[1],但并没有改变OⅡ晶体的结构,说明OⅡ晶体结构更加稳定.     

铝掺杂富勒烯储氢研究:氢分子形成双层结构

利用密度泛函理论对铝(Al)掺杂富勒烯(C_(60))体系的储氢性能进行研究.计算结果显示单个Al原子吸附的最佳位置是在C_(60)表面碳五元环的中心位置,并形成稳定的Al-C_(60)团簇结构.当多个Al原子掺杂C_(60)时,12个Al原子吸附在C_(60)的碳五元环正上方具有最低的吸附能,并形成稳定的Al12-C_(60)团簇结构.当氢气与Al掺杂C_(60)的团簇相互作用时,C_(60)上碳原子的吸附使得氢气吸附在Al原子的侧位比吸附在Al原子的顶位更稳定.当多个氢气分子吸附时,102个氢分子形成稳定的双层结构并吸附在Al12-C_(60)上,体系的储氢质量分数能达到16.44%,其中第一层氢分子主要同两个临近的Al原子以及C_(60)相互作用,第二层氢气分子同近邻的Al原子和第一层氢气分子相互作用.     

晶体衍射结构消光条件的推算及其应用

推导了面心立方点阵和金刚石立方结构的晶体衍射消光条件,并根据理论推算结果成功地对Cu(面心立方)单晶体的透射电镜电子衍射花样和Si(金刚石立方)德拜相进行了标定.     

双水作用Met过渡态电子激发特性的图解分析

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法, 在6-311+G(2df)基组水平上优化气相条件下甲硫氨酸(Met)分子的几何构型, 分析Met+2H₂O分子体系手性转变过程中各基元反应物的特征, 并在M06-2X/def2-TZVP下, 用含时密度泛函理论(TDDFT)方法给出隐式溶剂甲醇下Met+2H₂O分子体系手性转变过程中某过渡态体系的分子轨道(MO)、 自然跃迁轨道(NTO)和空穴-电子分布等值面图, 研究图解电子激发特征. 结果表明： 在双水分子协助下, H原子迁移形成过渡态, 导致Met分子体系结构与反应物间发生显著变化, 使分子功能发生改变.     

OⅠ空位对PbTiO_3晶体影响的第一性原理研究

在广义梯度近似(GGA)下,利用超软赝势对理想PbTiO3晶体(以下简称理想晶体)和PbTiO3的OⅠ空位晶体(以下简称OⅠ晶体)的电子云重叠布局数.态密度和能带分布等进行自洽计算.结果显示:OⅠ晶体和理想晶体相比能带朝低能方向移动;在费米面附近O原子的2p轨道和Ti原子的3d轨道存在明显杂化,这种杂化是PbTiO3晶体保持铁电性的主要原因;同时,氧空位使晶体的氧八面体发生畸变,晶体结构从P4MM变为PMM2.     

掺杂对碳链的输运性质影响的第一性原理研究

该文用第一性原理非平衡格林函数方法研究了掺杂对7个碳原子组成的一维原子链的输运性质的影响.碳原子链放在具有有限截面的Al(100)电极中.特别地,我们选取了7种常见的气体分子(H2、O2、CO2、HCl、NO、NO2、SO2)作为研究对象,研究发现,气体分子的介入不但改变了碳链上电荷的分布,而且不同程度地减少了从电极转移到碳链和气体上的电荷数目,对体系输运性质产生很大的影响.特别地:放置H2时,使碳链体系的平衡电导由1.06 G0降为1.01 G0;而放置SO2时,使其平衡电导竟降到了0.1 G0.此外,研究放置各种气体分子时,体系的电流-电压(I-V)特性,在0~1.0 V的电压范围内,放置NO、HCl、NO2时出现了很大的负微分电阻,而放置O2、CO2时没有出现负微分电阻.     

基于氨基作为质子转移桥梁的赖氨酸分子手性转变机理

采用密度泛函理论的B3LYP方法和微扰理论的MP2方法, 考察赖氨酸分子基于氨基作为质子转移桥梁的手性转变机理以及水分子和羟基自由基对氢迁移反应的催化作用. 结果表明, 赖氨酸分子手性转变有2个通道a和b, 通道a为主反应通道, 决速步骤裸反应Gibbs自由能垒为252.6 kJ/mol, 2个水分子构成的链以及羟基自由基和水分子构成的链使通道a决速步骤的自由能垒分别降为119.5,98.5 kJ/mol. 表明水分子和羟自由基对H迁移反应有较好的催化作用, 生命体内的羟基自由基是导致左旋赖氨酸旋光异构的主要原因.     

氮、碳原子在X@Al_(12)(X=Al~-,C,Si,P~+)团簇吸附性质的研究

使用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)对X@Al12(X=Al",C,Si,P+)等幻数团簇吸附氮原子和碳原子性质进行研究.分析氮原子和碳原子在X@Al12表面的吸附位置,还分析了Al-N和Al-C键长,最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道的能隙,吸附的结合能和电荷转移等性质.结果表明氮原子和碳原子都倾向于空位吸附.尽管X@Al12(X=Al-,C,Si,P+)性质都很稳定,但很大的结合能表明氮原子和碳原子都能稳定地束缚在这些团簇表面.但是由于中性的Al13团簇不具有满壳层的电子结构,它对N和C的吸附性质明显不同于具有满壳层电子结构的X@Al12(X=Al-,C,Si,P+)团簇,表明掺杂可以有效地调节团簇的性质,从而获得所期望的性质.     

水络合物

一、配位体——水分子(H_2O)的特点1、水分子中作为配位原子的氧,以不等性SP~3杂化与两个氢原子共价相连,结合成稳定的化合物——水.氧本身还有未成键的孤电子对,这是它作为配位原子必不可少的条件.2、作为配位体的水分子,是极性分子.它的固有偶极矩(D)比氧分子还大,但它的极化率(α)又比氨分子相差较大.故从水分子的偶极矩总体效应来看要比氨分子.     

水液相环境下赖氨酸旋光异构及羟自由基致其损伤的机理

在MP2/6-311++G(2-df,pd-)//B3LYP/6-31+G(d,p)双理论下, 采用自洽反应场(SCRF)理论的SMD模型方法, 研究水液相环境下, 两种稳定构象赖氨酸分子基于氨基氮为氢迁移桥梁的旋光异构过程及羟自由基致其损伤的机理. 势能面计算结果表明： 在水液相环境下, 当2个和3个水分子簇作为氢迁移媒介时, 构象1旋光异构的决速步骤Gibbs自由能垒分别为116.02,112.71 kJ/mol, 构象2旋光异构的决速步骤Gibbs自由能垒分别为110.27,114.29 kJ/mol; 当羟自由基与水分子链作为氢迁移媒介时, 羟自由基抽氢致赖氨酸分子构象1和构象2损伤的Gibbs自由能垒分别为-53.06,-56.05 kJ/mol, 均为无势垒反应. 即在水液相环境下, 赖氨酸分子可缓慢地旋光异构, 羟自由基可迅速致赖氨酸损伤.     

PbPd合金氢化反应分析

采用B3LYP方法,对钯和铅原子采用LANL2DZ收缩价基组,氢原子采用6-311++G**全电子基函数,得到了气态PbPd、PbPdH及H2分子的能量E、焓H和熵S.对于气固氢化反应1/2H2(g)+PbPd(s)=PbPdH(s),采用朱正和研究小组提出的气固反应热力学函数的近似计算方法,得到298.15～998.15 K温度范围内PbPdH(s)的生成热力学函数和PbPd合金氢化反应平衡压力,根据单点计算值拟合出反应平衡压力与温度的函数关系为logpH2=3.00-1.51×103/T.比较PbPdH(s)、PdH(s)和PdYH(s)的△Gθ的大小,得到△GθPdYH(s)△GθPbPdH(s)△GθPdH(s),这说明PbPd合金对H2的吸附能力比纯Pd要强,但比PdY合金要弱,因此在纯Pd中加入Y比加入Pb更有利于提高渗氢速率.     

基于SiC和BC5的多孔材料设计及储氢性能研究

基于金刚石结构的SiC晶体和类似金刚石结构的BC5晶体设计了多孔材料,并用分子力学方法对其进行优化得到平衡态结构.利用GCMC对其在温度为298 K和77 K,压强为0-100 bar的条件下的储氢量、氢分子密度分布和等量吸附热进行了讨论.考虑孔内壁以化学吸附的氢在内,基于SiC晶体设计的多孔材料储氢量比Si C纳米管的结果更理想.氢分子密度分布图表明氢分子在孔道中的分布距孔道边缘有一定的距离,此距离与氢分子动力学直径2.89A相当.等量吸附热表明材料在温度为298 K和77 K对氢分子的吸附都是物理吸附.     

Ab initio研究3-羟基-2-亚膦基吡啶异构反应

在RHF/6 31G ,MP2 /6 31G ,RHF/6 311G和MP2 /6 311G水平上 ,对水分子作为催化剂参与下 3 羟基 2 亚膦基吡啶的异构化反应进行了研究 .计算所得Ea(RHF/6 31G) ,Ea(MP2 /6 31G) ,Ea(RHF/6 311G)和Ea(MP2 /6 311G)分别为 153.982 8,12 8.0 0 2 7,156 .96 19和 134.3916kJ·mol- 1,可见水分子作为催化剂参与下目标反应有较高的活化能 .     

{[Mn(μ-maleate)(phen)(H2O)2]·2H2O}n的合成及其性质

报道了一个新型一维的多核锰的配合物 {[Mn( μ- maleate) ( phen) ( H2 O) 2 ]· 2 H2 O}n( I)( phen为邻菲罗啉 ,μ- maleate为马来酸根桥 )的合成、元素分析、晶体结构、红外光谱和热重分析 .( I)是通过马来酸锰与邻菲罗啉在乙醇的水溶液中制得的 .其晶体属于三斜晶系 ,空间群为 P- 1 ,a=0 .81 1 9( 1 )、b=0 .81 57( 1 )、c=1 .3632 ( 1 ) nm、α=99.0 8( 1 )、β=87.1 1 ( 1 )、γ=1 0 1 .94°、V=0 .872 1 ( 3) nm3 、Z=2、Dc=1 .60 4 g/cm3 、μ=7.73cm-1、F( 0 0 0 ) =434.结构解析采用直接法 ,R和 Rw 分别收敛到 0 .0 37和 0 .0 50 .单晶结构分析表明 ,( I)中 Mn原子是六配位的 ,配位原子分别为邻菲罗啉的两个 N原子、两个 H2 O中的 O原子和两个马来酸根的 O原子 .马来酸根配体通过两端的羧基氧与 Mn原子桥联进而形成一条无穷链 .配合物分子中存在两种氢键 :即一个未配位的羧酸氧原子与一个已配位的 H2 O分子间形成的分子内氢键 ;结晶水分子与配合物链上的 O原子及配位水分子间的分子间氢键 .红外光谱对羧基在 1 42 5、1 540 cm-1处的对称和不对称伸缩振动以及配位水分子和晶格水分子在 350 0～ 31 0 0 cm-1处的振动吸收进行了归属 .热重分析表明 ,晶体约在 60°C开始失去结晶水 ,紧接着开始失