磺胺基在非线性光学材料设计中的应用

以量子化学半经验PM3法对含磺胺基的一类有机化合物分子进行了几何构型优化,计算了分子的二阶非线性光学系数和电子转移,讨论了磺胺基在非线性光学材料设计中的特点和作用以及不同的取代基及取代位置对分子二阶非线性光学系数的影响.     

密度泛函数理论研究取代基对 X-PhPhCH=NPh-Y构型的影响

采用密度泛函方法在B3LYP/6-31G*水平上优化了49个模型化合物X-Ph Ph CH=NPh-Y的几何构型,获得了化合物苯胺环与C=N的二面角τ2.为了验证计算结果的可靠性,合成并培养了Ph Ph CH=NPh-OMe化合物的单晶.研究表明,二面角τ2随着取代基X和Y的变化而显著地变化,τ2变化范围为142.42°~156.90°.计算结果和实验数据基本吻合,表明该计算方法具有较好的可靠性;在此基础上,研究了模型化合物中取代基对二面角τ2的影响,同时还构建了一个能表达取代基和分子构型关系的定量模型.该研究为探讨芳基希夫碱分子中取代基对分子构型的影响提供了一种切实可行的方法.     

α-甲基-2-取代苯乙烯基苯并咪唑染料含时密度泛函理论研究

目的运用量子化学计算为苯乙烯基苯并咪唑染料分子的结构与性质关系,以及染料的设计及合成提供理论依据。方法采用PBE1PBE和B3LYP两种密度泛函理论(DFT)方法及6-31G*极化基组对染料分子进行量化计算。结果对α-甲基-2-取代苯乙烯基苯并咪唑染料系列进行了几何构型全优化,并采用含时密度泛函方法(TD-DFT)计算了分子第一激发态的电子跃迁,计算所得到的最大吸收波长λmax与实验值吻合得很好,在微观上解释了苯环上取代基CH3,OH,Cl,OCH3,N(CH3)2,NO2对分子电荷转移,前线轨道能量和电子光谱的影响规律。结论采用PBE1PBE/6-31G*方法可以计算并预测苯乙烯基苯并咪唑系列染料分子的几何构型和电子吸收光谱性质。     

间苯二酚与甲氧基苯乙酸合成反应机理的研究

采用量子化学B3LYP方法在6-311g^＊基组水平上对间苯二酚与甲氧基苯乙酸合成反应机理进行了研究.用选定方法对反应物、复合物、过渡态和产物进行优化计算,并在优化后的几何构型基础上进行振动频率分析,通过内禀反应坐标IRC证实了过渡态的真实性.同时进行了取代基效应计算,不同取代基有相同的反应机理,取代基的空间位阻较大的吸电子基团不利于该反应的进行.     

系列推拉取代基1,3,5-己三烯的非线性光学性质的理论研究

用从头计算方法，在HF/6-31G*水平上，优化了系列首尾带推拉取代基的1，3，5-己三烯的几何构型，计算了它的偶极矩μ和二阶非线性光学系数β，研究了分子结构，共轭链长和取代基对β值的影响，并设计了具有较大二阶极化率β的新型非线性光学材料分子。     

影响偶氮苯类分子几何构型的取代基因素

根据文献上已报道的同时具有推拉型取代基的偶氮苯类化合物晶体结构数据,对其中的９个化合物的分子结构进行了计算和分析,从晶体化学角度研究了线型、平面型和球型取代基对分子几何构型的影响。     

苯并三唑及其取代衍生物电子结构与光谱性质的理论研究

应用密度泛函理论(DFT)方法对苯并三唑(BTA)及其不同取代衍生物进行理论计算,讨论不同取代基对BTA分子的几何结构及电子结构的影响;同时,利用单激发组态相互作用(CIS)方法获得分子最低激发态结构,应用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究分子的电子光谱性质.结果表明,BTA及其不同取代衍生物分子从基态到激发态的跃迁中,几何结构变化主要表现在苯环及共轭杂环的键长方面,最强跃迁均由分子的HOMO→LUMO跃迁贡献,由轨道对称性可知为π→π*跃迁.BTA分子中引入不同取代基,均导致吸收和发射光谱谱线红移.     

几种黄酮类化合物核磁共振谱的理论研究

在B3LYP／6—31G水平下优化了3种黄酮类化合物的几何构型．在振动分析中，均未出现虚频率．在B3LYP／6—31G的水平下采用了GIAO方法计算了该类化合物的核磁共振碳谱．研究结果表明：3种分子均有分子内氢键形成，且分子内氢键的键长为0．17nm左右．讨论了羟基引入之后对邻近C的化学位移的影响．从取代基对NMR的影响来看，随着取代基对苯环的供电子能力的加强，取代基邻近的一些C的化学位移有所改变．     

ABAB型酞菁衍生物取代基对结构和电子光谱的影响

采用DFT方法在B3LYP/6-31G*水平上比较了ABAB型酞菁衍生物的几何结构,在此基础上用TDDFT方法计算了激发态,研究了ABAB型酞菁具有不同取代基对其电子结构和电子吸收光谱的影响.结果表明,3,6-(3',5'-双三氟甲基/三甲基)苯基的加入,前线轨道能级裂分导致Q带红移并出现了不同程度的裂分,Qx吸收带均红移,三氟甲基使Qy带蓝移.这种大的取代基在可见光区谱带的调制功能可以有效提高敏化剂的光捕获效率,为新型高效染料分子的设计提供理论指导.     

氮杂炔正离子与二环[2,2,1]-2-庚烯应的微观机理研究

采用DFT理论,在B3LYP/ 6-31G**水平下研究了氮杂炔正离子[R-C≡N-CH(R1R2)] 与二环[2,2,1]-2-庚烯的反应机理.优化得到各驻点的几何构型,通过振动分析和内禀反应坐标对过渡态进行了确认,解析了反应路径.并在同一水平上研究了当R,R1和R2分别为不同烷烃取代基的同分异构体时,得到不同产物的反应情况,找出这类反应随取代基不同的变化规律.结果表明:该反应体系有Tsa和TSb两条路径,产物主要通过能量较低的过渡态Tsa路径反应;当取代基为直链烷烃基团时,反应位垒较小,有利于反应进行.     

Molecular control over Au/GaAs diodes

The use of molecules to control electron transport is an interesting possibility, not least because of the anticipated role of molecules in future electronic devices. But physical implementations using discrete molecules are neither conceptually simple nor technically straightforward (difficulties arise in connecting the molecules to the macroscopic environment). But the use of molecules in electronic devices is not limited to single molecules, molecular wires or bulk material. Here we demonstrate that molecules can control the electrical characteristics of conventional metal-semiconductor junctions, apparently without the need for electrons to be transferred onto and through the molecules. We modify diodes by adsorbing small molecules onto single crystals of n-type GaAs semiconductor. Gold contacts were deposited onto the modified surface, using a 'soft' method to avoid damaging the molecules. By using a series of multifunctional molecules whose dipole is varied systematically, we produce diodes with an effective barrier height that is tuned by the molecule's dipole moment. These barrier heights correlate well with the change in work function of the GaAs surface after molecular modification. This behaviour is consistent with that of unmodified metal-semiconductor diodes, in which the barrier height can depend on the metal's work function.     

Tomographic imaging of molecular orbitals

Single-electron wavefunctions, or orbitals, are the mathematical constructs used to describe the multi-electron wavefunction of molecules. Because the highest-lying orbitals are responsible for chemical properties, they are of particular interest. To observe these orbitals change as bonds are formed and broken is to observe the essence of chemistry. Yet single orbitals are difficult to observe experimentally, and until now, this has been impossible on the timescale of chemical reactions. Here we demonstrate that the full three-dimensional structure of a single orbital can be imaged by a seemingly unlikely technique, using high harmonics generated from intense femtosecond laser pulses focused on aligned molecules. Applying this approach to a series of molecular alignments, we accomplish a tomographic reconstruction of the highest occupied molecular orbital of N2. The method also allows us to follow the attosecond dynamics of an electron wave packet.     

利用ABEEM模型在分子形貌轮廓上计算几个五元环配合物的分子静电势

分子的许多物理和化学性质都与其静电势密切相关.分子静电势是指分子在空间某一位置产生的分子静电作用势能,分子之间的相互作用可以通过静电势这个物理量来表述.利用ABEEMσπ模型计算出回归到各原子位点的电荷分布,结合自编Fortran程序可快速计算得到分子的静电势,将其投影到分子形貌轮廓上,即可得到在分子形貌上的静电势分布图.笔者选取咪唑、吡唑、噻吩、噻唑和异噻唑等五元环配合物作为模型分子,分别采用从头计算方法和ABEEM模型方法计算它们的分子静电势,并将其投影到分子形貌上.通过比较,ABEEM模型方法不仅可以快速计算分子的静电势,且与从头计算所得结果一致.     

凝胶色谱用于磺甲基酚醛树脂生产控制方法研究

应用凝胶色谱-紫外检测法对SMP聚合生产过程中的原料单体、反应过程中生成的小分子、低聚物及最终产品进行了凝胶色谱分离与紫外图谱解析，研究建立了凝胶色谱用于磺甲基酚醛树脂生产控制的方法．研究表明，使用SephadexG-10色谱柱，在0．01mol／L的NaOH溶液为流动相、柱温35℃、流速1.0mL／min等色谱条件下，大小分子的出峰时间分别为8．2min与13．4min，大小分子物质的分离比较彻底．利用凝胶色谱-紫外检测法分析苯酚类小分子凝胶色谱峰的位置变化和强度可以准确监控SMP生产中反应进行情况，小分子峰消失即为反应终点．该方法用于生产控制准确可靠，可以避免生产过程中过度磺化缩聚造成的分子量过高而水溶性降低或者反应不够充分造成的分子量过低、羟甲基含量高易热聚交联等现象，对于磺甲基化酚醛树脂工业化产品的质晕控制具有萤要意义．     

硫醇和硫醚结构与密度关系的拓扑化学

根据分子拓扑不原理，以矩阵描述分子结构，用染色因子标识原子性质的差异，发展了一种适用于含杂原子的分子体系的研究结构与性能关系的新方法，并据此探讨了硫醇一硫醚的密度与分子结构的关系，提出了一个既能合理表征结构与性能的关系，又能预测密度的定量关系式。     

应用基团键贡献法计算炔烃的密度

根据分子中基团的特性和连接性,将基团贡献法和拓扑方法结合在一起,发展了一种计算炔烃密度的新方法———基团键贡献法,该方法具有基团贡献法适用范围广和拓扑方法计算结果准确可靠的特点.对85种炔烃密度的计算结果表明,计算值与实验值的一致性令人满意.     

氯化铒与氨基酸配合物的稳定性研究

用分光光度法测定了稀土铒盐与甘氨酸(Gly,)组氨酸(L-His,)脯氨酸(L-Pro)形成配合物的组成及平衡常数,从而研究了稀土氨基酸配合物的稳定性,并用DFT-B3LYP方法和6-31G(d,p)基组计算了氨基酸中相关原子的净电荷,结果表明,配合物的稳定性主要受配体空间位阻的影响.     

连接构型对铬卟啉分子自旋过滤效应的调控

采用第一性原理方法对不同连接构型的铬卟啉分子电子自旋输运性质进行计算分析.结果表明，对角连接构型的铬卟啉分子在0～0.2 V偏压区间范围内的自旋极化率高达95%以上，水平连接构型的导电性能比对角连接高约1个数量级.说明改变铬卟啉分子连接构型，可以改变电子自旋前线分子轨道分布和输运路径，从而实现其自旋过滤效应，对基于不同连接构型的铬卟啉分子器件的电子自旋输运性质进行有效调控.     

应用基团键贡献法计算烯烃的密度

根据分子中基团的特性和连接性,将基团贡献法和拓扑方法结合在一起,成为一种计算烯烃密度的新方法－基团键贡献法。该方法具有基团贡献法适用范围广和拓扑方法计算结果准确可靠的特点。对２１８种烯烃（包括单烯烃和二烯烃）密度的计算表明,计算值与实验值相一致。     

Au纳米团簇熔点的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟纳米金的升温熔化过程,利用径向分布函数(RDF)、势能一温度函数、键对分析法,得到熔点.比较计算结果与实验值,得到不同方法的特点.径向分布函数法能明显看出团簇由有序向无序变化的趋势,但不能准确得出其熔点所在;势能一温度函数法基于团簇原子间距在熔点附近会发生阶跃变化这一微观原理,能够较准确给出团簇熔点;键对分析法是根据团簇从固态向液态转变过程中,其微观构型会发生较大变化,从而得出团簇熔点.