晶体化学新领域——高压相变晶体化学*

用X射线衍射的方法衡量原子及离子的尺寸并测定其晶体结构是人类进入微观世界最为关键的一步。 在通常的温度和压力下各种原子及离子的结合方式及排布规则已在晶体化学中得到详尽的阐述。笔者着重探讨了在高压下离子化合物及矿物的晶体化学特点。在高压下随着压力的增加,氧化物及硅酸盐中阳离子会发生从低配位数多面体向高配位数的多面体的迁移。这种迁移是由于阴阳离子半径比值改变所致。计算了不同的SiO2多形中氧和硅的离子半径,表明氧离子半径随压力增加而不断缩小,硅离子半径却随着压力的增加及相变的发生而逐渐增大,这种现象可能是由于离子化合物向金属相转变的结果。     

皮米尺度电子显微学对功能材料功能性起源的探索

功能材料功能性起源于场和局域对称性.物质科学中局域对称性由晶格、电荷、轨道和自旋4个自由度来描述.认识和利用对称性破缺下原子最近邻、次近邻结构扭曲所带来的丰富物性,要求我们在皮米尺度掌握物质的精细结构.本文将晶格自由度分为多面体的膨胀收缩、多面体的弯曲旋转和阳离子偏离平衡位置这3种情况,评述了皮米尺度电子显微方法对功能材料功能性起源的探索.在电子结构层次对皮米尺度晶格结构下的电荷结构进行了评述,并对轨道和自旋结构的电子显微学研究进行了展望.     

多面体碳烷的结构规则

原子簇化合物化学是当前化学学科中非常活跃的领域,近年来,多面体结构碳烷的相继合成引起了人们的很大兴趣,它是又一类新的非金属原子簇化合物,原则上说,多面体硼烷的碳取代物——碳硼烷的极限取代就对应着多面体碳烷,然而,实际存在的多面体碳烷与多面体硼烷无论在几何构型上或者在成键规律上都有相当大的差别。     

不含碳原子的类富勒烯分子

迄今为止,所有已知的空心笼状分子多少总含有碳分子。但是最近材料科学家发现了一种不含碳原子的二硫化钨笼状分子。这种无机半导体分子也会卷曲而形成圆柱形或封闭的多面体结构(图1,2)。以色列科学家R.坦纳及其同事已研制成功了长度不足10纳米到100纳米以上的微管,还有各种不同尺寸的笼。因为这种二硫化钨晶体是一个无机笼,它可能有与富勒烯不同的     

氮笼N10的量子化学计算研究

自从1985年碳笼C_(60)被发现以来,人们不仅努力探索合成新的碳笼烯类型,而且也努力探索合成其它的元素笼,其中包括氮笼。人们认为,与碳笼烯结构相似,氮笼中每个N原子与相邻的3个N原子直接相连,有类似碳笼的结构。并且有一系列各种水平的ab inito计算,探索了N_4,N_6,N_8,N_(20)等多面体氮笼的稳定构型性质。本文基于这些工作,在ab inito HF水平上计算研究了N_(10)3种构型的稳定性及其结构性质,并且为了比较,也同时计算了N_4,N_6,N_8的构型和性质,以期寻求潜在的N_(10)稳定构型及其相关性质。     

c~n空间中多面体域上的Leray-stokes公式

在文献[1]中我们考虑了c~n空间中一类有界域即所谓多面体域,并在其上建立了解析函数的积分表示。本文给出多面体域历上可微函数的积分表示,即Leray-Stokes公式,从而写出多面体域上方程解的积分表示. 若函数是定义在c~n中有界域R的闭包上,且能表成     

“简单美”的典范

在几何学和代数拓扑学方面，欧拉公式的形式为简单多面体的顶点数（V ）与面数（F）之和减去棱数（E）是一个不变的量2。公式描述了简单多面体顶点数、面数、棱数特有的规律。     

离散凸多面体系统族的鲁棒正不变集

动态系统的状态约束和控制约束等问题可归结为状态空间中某些集合的正不变性,利用混合单调分解方法研究离散凸多面体系统族的线性状态约束集合的鲁棒正不变性,对由矩阵凸多面体和加性区间扰动描述的线性离散系统族,得到了鲁棒正不变集的充分必要条件,对非线性系统族则得到有关充分条件,这些条件均由系统族的顶点表述,易于检验。     

凸多面体上的均匀设计

提出一种之为单纯形的方法，用它可以产生ｎ维欧氏空间中任意中任一个凸多面体上的均匀设计。     

水合乙酰丙酮镧系金属络合物的低频红外光谱及其结构

镧系金属易生成七、八和更高配位数的络合物,因此其构型也是多样的.本文证明可用低频红外光谱区别络合水数目.试行指定了某些谱峰,和推测配位多面体构型.     

先进材料的原子制造

为了实现更高效和更智能的产品和系统,需要发展更小尺度和更高精度的制造技术,以提高材料的性能、利用率和集成度.原子是物质的最小构筑基元,实现原子级精准制造(原子制造)能以最大的精度定制材料的结构和性质.原子制造能从物质世界底层(原子)出发进行制造,在此过程中,大量的新物质、新器件和新机理正在被发现.尽管原子制造尚处于起步阶段,但它是实现精准合成、定制材料性能的关键路线.本文首先从原子制造与传统制造的对比出发,阐明原子制造的内涵.接着以典型体系(包括单原子、团簇、二维材料和高熵合金)为例,从结构设计角度介绍材料的原子制造方法及科学原理.然后以量子信息技术、半导体器件和能源转化为应用场景,从物质的性质定制角度阐明原子制造的优势和价值.最后从发展兼具精准性和可批量性的原子制造方法、原子尺度机理探究、原子制造新材料和新器件等角度总结原子制造面临的挑战并展望未来发展.     

一些硼烷分子的自然杂化轨道研究

近年来缺电子的多面体硼烷结构一直是一个理论和实验上很活跃的研究领域。知名的工作有Lipscomb及其合作者的大量ab initio计算和定域结构分析Wade的N+1规则等。唐敖庆等又把Wade规则推广成4n—F规则。     

(NH_4)_3Mo(NCS)_6·H_2O·HCl的晶体结构

硫氰酸根作为配位体,其两个端原子都具有和过渡金属原子络合的能力。从软硬酸碱理论的角度看,氮原子比硫原子碱性更硬些,应更倾向于和硬酸性的金属络合。因此,一个金属原子究竟和硫氰酸根的哪一个端原子络合,成了判定其硬度的标志。本文的目的在于,进一步探明三价钼与硫氰酸根的络合方式,以及钼原子的配位构型。     

元素的负电性

一引言化学键的生成大都是由相互作用原子的价电子重新配置的结果。这种电子重新配置的主要方式有二:(1)由某一原子把电子授予另一原子;(2)电子向一个原子移动,形成两个原子所共有的电子对,此时两个原子就被此电子对结合起来。在这些重新配置的过程中,电子与各种原子相结合的稳定程度和原子接受     

石墨炔负载金属原子催化剂研究进展

金属原子催化剂实现了原子百分之百利用率,具有高选择性和高活性等特点.但由于单个原子表面能大,容易团聚成纳米颗粒,稳定金属原子催化剂的制备对基底提出了较高的要求.石墨炔的特殊结构使其成为一种潜在的金属原子催化剂载体.石墨炔是一种由sp~2和sp杂化碳原子共同组成的新型碳的同素异形体.由于碳碳三键具有线性、无顺反异构和高共轭性等优点,使得石墨炔具有类似石墨烯的二维平面结构,同时具有高导电性、高比表面积、结构稳定等优异性质.石墨炔结构中的sp杂化碳原子能与金属原子形成强的共价键,从而使金属单原子能稳定存在石墨炔结构中;因此石墨炔是一种理想的金属原子催化剂载体.本文从石墨炔负载金属原子催化剂的结构出发,论述了石墨炔负载金属原子催化剂的研究进展,包括石墨炔负载金属原子催化剂的结构、制备方法、表征手段,重点论述了石墨炔负载金属原子催化剂在电化学催化领域的理论和实验进展.实验证明石墨炔负载的贵金属(Pt和Pd)原子催化剂以及过渡金属原子(Ni和Fe)催化剂都具有优异的电化学催化活性和循环使用性能.     

Ni(en)_3[Ag_2(SCN)_6Ni(en)_2]·H_2O的晶体结构

作为配位基团,硫氰酸根有着某些独特的性质:其两端的S原子和N原子上都有孤对电子,均能与金属原子形成配位键,从软硬酸碱的角度看,这两个配位原子的软硬程度不同,对与其络合的金属原子有所选择;在络合物中直线型的SCN~-基团不易弯曲,且善于成桥,一个SCN~-可以只和一个金属原子络合,也可以同时和两个或三个金属原子络合。在双金属络合物中,硫     

一颗原子的时空之旅--从大爆炸到生命诞生的故事

人人都是星辰之子,人体内的每颗原子都曾在恒星爆炸的炽热炼狱里浴火重生。从宇宙诞生开始,原子便已存在;直到地球毁灭,原子仍将万古永存。原子看尽星起星灭,历尽宇宙沧桑,所以,一颗原子的故事,就是人类的故事,原子万代的生命,也就是我们的生命。本书是描写一颗原子穿越永恒的时空之旅,以及生命和宇宙的精彩故事。闻名遐迩的科普作家克劳     

黄昆院士与固体物理学

固体是由许多原子组成的.固体物理学主要研究固体的原子结构以及固体中电子与原子、电子与电子、原子与原子之间的各种相互作用和由这些相互作用决定的固体材料的各种性质.     

关于周期点的一个定理

本文推广Lefschetz不动点定理和Fuller周期点定理到多面体偶的情形,从而得到了如下的定理 设M是一个连通的闭微分流形,f是M上的一个微分同胚。记f的渊点的个数为T,f的源点的个数为S。那么,如果     

激光刹住原子运动

原子是构成宏观物质的砖块,要刹住原子运动,异乎寻常地困难。常温下,在我们呼吸的空气中,原子以每秒五百米的速度杂乱地猛冲;只有在接近绝对零度的低温时,原子运动的速度才减至步行速度。然而,最近美国物理学家已成功地利用激光,捕获了一小簇原子,几乎使它们静止下来,持续仅一、二秒钟。二十多年来,科学家对减速原子运动直至完全静止这种可能性抱有兴趣。静止原子的收集将给原子物理中某些基础领域的研究提供有价值的方法;对静止原子的测量,可获得准确的原子特征参数,而原子运动通常会使这些参数的测量变得模糊。这种设想的基本思想很象捕捉野兽:先使猎物放慢脚步,诱其掉进陷阱,使其动弹不得。对原子来说,适合的陷阱可以想象为“洞”——正确地说是“井”——它在空间上囚禁原子;只有那些有足够大的能量的原子才能跳出“井”,得以逃掉。用这种方式捕获原子的困难在于:相对于常温下高速运动的原子的能量,实际的陷阱是很浅的。然而去年,美国两个物理学家小组首次使原子的速度减至每秒几米,相当于原子在0.1k以下的运动速度。研究者们做到这点,不是靠传统的低温法,而是让原子与激光束的光子(光的“微粒”)碰撞使原子失去能量,从而降低原子的运动速度。这些成果显示了捕获原子的可能性。此后不久,由马里兰的国立标准处和斯东尼布鲁克的纽约州立大学