一种易记易用的推算电负性值的方法

1932年L·鲍林提出电负性的概念:电负性是原子在分子中吸引电子的能力。他并且根据热力学数据和分子键能进行分析比较,指定氟的电负性为4.0作为标准,求出各种元素的相对电负性值(表1)。电负性在化学上用途极广,例如,判断元素的金属性和非金属性;确定键型、键的特性以及键能的约值;判断物质的化学性质以及反应的历程等。但是不熟悉各元素的电负性数值,在使用中会感到不便。为此,这里提出一种易记易用的推算电负性值的方法。     

多氯联苯醚(PCDEs)的QSPR研究

以类原子的形式处理多氯联苯醚苯环上的基团(CH和CCl),构建分子的距离矩阵,以分子基团的均衡电负性对原子进行着色建立行矩阵,结合分子的距离矩阵和行矩阵,同时考查分子的相互间的作用情况,建立分子的结构参数——拓扑距离电负性指数.通过计算化合物的拓扑距离电负性指数(TDEI),以107种PCDEs理化性质的实验值为建模样本,建立了PCDEs的定量结构/性质相关(QSPR)模型,相关性良好.最后对107种PCDEs的三个理化性质进行了预测.     

最大硬度原理在含磷有机分子中的应用

以密度泛函理论和电负性均衡原理为基础 ,应用原子 键电负性均衡方法中的σπ模型下得到的分子的整体硬度 ,解释和预测含磷分子的Diels Alder反应 ,并对一些含磷有机分子的稳定构型进行了讨论     

应用ABEEMσπ模型确定大分子体系的电荷分布

以密度泛函理论(DFT)和电负性均衡原理为基础,明确处理了双键的结构,发展建立原子一键电负性均衡方法中的σπ模型(ABEFMσπ).本模型将双键划分为一个σ键区域和四个π键区域(每个双键原子各有2个π键区域),其中,σ电荷中心位于两成键原子之间共价半径之比处;π电荷中心垂直于双键所在平面,置于双键原子上下两侧.本文给出分子中各部分有效电负性的精密公式,以及参数确定方法.并应用该方法简捷快速地计算了C     

应用ABEEMσπ模型研究氨基酸和多肽分子的电荷分布

在密度泛函理论和电负性均衡原理的理论框架下 ,发展了直接用于计算原子及键电荷分布的原子 键电负性均衡方法的σπ模型 ,本文应用此模型计算了氨基酸和一些较大多肽分子的电荷分布 .     

拓扑邻接电负性指数法预测多氯代联苯醚(PCDEs)的理化性质

将PCDEs分子中苯环上的原子或基团(C、O、CH和CCl)作为分子碎片,构建分子的邻接矩阵.再以相应原子或基团的均衡电负性构建行矩阵.结合行矩阵和邻接矩阵,计算得到一个新的指数--拓扑邻接电负性指数(TAEI).以107个PCDEs的理化性质实验值为建模样本,用线性回归方法,建立PCDEs的饱和蒸气压(PL°)、水溶解度(SW.L)和正辛醇/水分配系数(Kow)的定量结构--性质相关(QSPR)模型,有良好的相关性(R＞0.97).特别是对饱和蒸气压(PL0),获得了比已报道的量子化学方法更好的结果.用LOO法检验模型的稳定性和预测能力,所得交互检验的相关系数均在0.95以上.结果表明所建模型复相关系数高、稳定性好、预测能力强.图4,表1,参10.     

带电基团电负性的计算

本文提出一个计算带电基团电负性的方法:X_H=0.18∑niE/∑n式中,X_H 为带电基团电负性;E为带电基团的中心基原子的价层轨道 i 中的单电子结合能;n_i 为基原子的价轨道 i 中的电子占据数;n为本文定义的有效价电子数.利用上式,我们计算了102个带电基团的电负性.这些电负性表现出明显的变化规律,它们能很好地用于非共轭体系,定量地解释有机结构与性能之间的关系.     

生物分子和药物分子中基团电负性的研究

根据鲍林原子电负性标度和超原子近似,本文给出了另一计算基团电负性的方法,计算了一些生物分子和药物分子的基团电负性,同时与一些性质参数进行了相关性的研究。     

中性原子电负性和分子态下原子电负性

本文以中性原子优化轨道指数和原子共价半径为主要参数,在静电模型基础上提出一套中性原子电负性新标度,同时还对分子态下原子电负性进行了探讨。过渡金属、镧系元素及主族元素的化学性质,p、d、f 轨道电子的首次填充等均在电负性相对值中得到体现。     

原子电负性和共价半径的规律性研究

原子电负性和共价半径各自具有周期性的变化规律，自Pauling首次提出电负性概念之后，已有许多作者提出原子电负性的计算法，本篇总结和分析了种种上电负性的标度，引入一个新的原子参数W，其值可通过周期因子计算，再根据X＝W／r可以计算各原子的电负性。     

New development of concept of electronegativity

The concept of electronegativity (EN), which was proposed by Pauling in 1932, is closely related to such properties of molecules as the polarizability, hardness (softness) and charge distribution, and is an important theoretical basis for judging the properties of substances. With the development of new materials and the increase of interdisciplinary cooperation, EN has been a basic atomic parameter which is widely used in the fields of chemistry, physics and materials science. The development of EN has involved three stages, atomic EN, ionic EN and bond EN. The ionic EN, which is the EN values of elements in different valence states by including the chemical environment of atoms, accurately describes various physical and chemical properties of ions and compounds. The bond EN is a bridge linking atomic EN and the properties of materials, which helps us to establish the quantitative correlation between macroscopic properties and microscopic electronic structures of materials. The concepts of ionic EN and bond EN broaden the scope of EN theory, and play important roles in the design of novel materials. This paper presents a detailed introduction of a new development of EN and its applications in materials research. Supported by the Program for New Century Excellent Talents in University (Grant No. NCET-05-0278) and Foundation for the Author of National Excellent Doctoral Dissertation of China (Grant No. 200322)     

Metallurgy, the Father of Materials Science

The BeginningsThe English- language phrase materials science andengineering ( MSE) emerged at an unknown timeand place in the United States of America in theearly 1 95 0 s.One suggestion is that it,and theconcept it denotes,arose out of sustaineddiscussio…     

中空玻璃微球性质及其应用

 作为一种内部中空的特殊球形材料,与传统材料相比,中空玻璃微球具有独特和优异的物理化学性质,近年来受到广泛关注和研究。本文首先介绍了中空玻璃微球的概况和性质,并在此基础上全面综述了中空玻璃微球在树脂基复合材料、储氢材料、电池材料、药物载体、隔热材料、反光材料、浮力材料、炸药、水泥制品中的应用。中空玻璃微球具有低密度、高流动性、高强度等特殊的物理化学性质,可以从不同的角度改善树脂性能,从而极大地扩展了树脂基复合材料的设计和应用领域;中空玻璃微球中空的内部结构和可设计的球壁结构,提供了丰富的反应空间,为其在储氢材料、电池材料等新能源材料和药物载体方面的应用打下基础。另外,基于中空玻璃微球隔热性能好、耐高温、抗老化、密度低、折射率高、敏化性能好等优点,其在隔热材料、反光材料、浮力材料、炸药、水泥制品等领域也得到广泛应用。最后结合目前的研究现状对中空玻璃微球的未来发展和潜在应用进行了展望,并提出了可能的发展方向。     

硅基半导体光电子材料的第一性原理设计

具有特定功能的半导体材料的计算设计，是计算材料科学的一个重要研究领域．由于半导体的诸多性质取决于价带顶和导带底的电子态及其中的载流子分布，因此带隙的大小和能带极值的对称性便成为半导体材料设计最受关注的问题．为了进一步解决硅基光电子集成（OEIC）技术发展的瓶颈．设计具有直接带隙特性的硅基新材料并使其成为有效的光发射体，是一项富有挑战性的工作．本文在分析大量半导体能带结构的基础上，给出类sp系列半导体由间接带隙过渡到直接带隙的主要物理机制，并以对称性概念、芯态效应和电负性差效应为基础，提出一种新的直接带隙半导体材料设计方案．根据这个方案所表达的设计思想，我们对当前十分受关注的硅基光发射材料进行了计算设计．结果发现，用VI族元素在硅生长时进行周期性插层的、具有正交和四角点群对称性的人工微结构材料VIA／Sim／VIB／Sim／VIA具有直接带隙特性．其中当m=5或奇数时，材料有四角结构对称性，而m=6或偶数时是正交结构对称性．VI“。。是在〈001〉生长方向生长的单层VI族元素．这类材料的优点在于可自然地与硅实现晶格匹配，与微电子技术相兼容，并可较容易的用现行的MBE、MOCVD或UHV-CVD生长方法实现．预期这类新材料及其相应器件的研制开发．将大大开拓全硅OEIC和硅光子集成（PIC）技术的进一步发展．     

复合材料力学性能细观预测

利用细观力学平均应力场理论和割线模量，本给出了分析复合材料弹塑性能的统一模型，并详细地分析了单向增强，平面，空间任意取向，叠层等复合材料，弹性，屈服，硬化性能与微观结构的关系，模型预测结果与实验值吻合较好。     

未来世界由超材料建构

 超材料是一种特殊的人工复合材料或结构,通过对材料的关键物理尺寸进行结构上的有序设计,可以使其获得自然界材料所不具备的超常规物理性质。左手材料、光子晶体等超材料在隐身、天线领域有广泛的研究和应用。本文综述超材料的特殊性能及在军事、民用等领域的应用情况。     

梯度功能材料的优化设计及发展

梯度功能材料是 2 0世纪 80年代出现的一种新型功能材料 ,具有许多优良性能 ,因此 ,得到广泛应用。该文论述了梯度功能材料的优化设计与制备方法 ,其设计思想是通过 2种或 2种以上性质不同的材料 ,连续改变其组成、组织、结构与空隙等要素 ,使其内部界面消失 ,得到可应用于高温环境下新型功能材料。目前 ,该材料的发展已突破耐高温材料的领域 ,并向能源、化工、光学、电学及生物医学工程等领域发展与应用     

纳米压痕试验在纳米材料研究中的应用

纳米材料由于其本身特殊的尺度,呈现出与体材料完全不同的力学、摩擦学性质.纳米压痕试验作为一种在纳米尺度进行力学、摩擦学性质表征的有效手段,已经被成功地运用于单层/多层薄膜、超薄膜、纳米线/管等纳米材料的纳米摩擦学研究中.在硬度、弹性模量的测量以及弹性/塑性形变、应变强化等现象的研究中已经取得了许多重要的成果.但是,目前的纳米压痕试验还存在着重复性差、精确定量困难、缺少统一的测试标准等问题.寻找解决这些问题的方法,是纳米压痕试验未来发展中的重要课题.     

二维极性材料的理论设计

最近几年,实验上已经获得了稳定的本征二维铁磁、铁电材料。二维铁性材料由于其新奇的物理性质和在纳米器件中潜在的应用价值而广受关注。随着第一性原理计算方法的发展,从理论角度预测和设计新材料加速了对二维铁性材料的研究。文章重点介绍了课题组在二维极性材料的理论设计方面的若干工作,其中包括:1)在单层过渡金属卤化物中引入点缺陷破坏体系空间反演对称性,可以有效提高磁转变温度,实现磁电共存;2)设计了一种强磁电耦合且转变温度可达室温的二维第二类多铁材料;3)预测了由铁电模式和反铁电模式竞争导致的二维非共线本征亚铁电,研究了其新奇的Z2×Z2铁电畴壁和负压电性质。这些工作对之后的二维极性材料的理论设计和实验探索具有一定的参考价值。     

金属量子结构中的半导体输运性质及其调控

随着后摩尔时代的推进,以硅为基础的半导体器件正接近其性能极限.除了不断引入新的器件结构外,设计具有半导体特性的金属量子结构为微电子器件的性能提升提供了全新的解决方案;而打开金属带隙,使其具有栅极可调半导体输运,是实现其应用的关键.以此为目的,自20世纪末以来,多种金属量子结构便逐步被设计与开发,其输运特性的有效调控也被学术界广泛研究.本文回顾了零维量子点、一维纳米线/纳米管、二维材料/人工二维晶格/超导薄膜等不同维度金属量子结构的研究进展;针对这些结构体系,介绍了其各自的能隙调控思想,总结分析了可控输运特性的实现方法与内在机制,对比展示了材料结构的电学性能及应用前景.基于目前报道的研究结果,提出了未来预期的研究方向:开发金属量子结构中输运与自旋关联特性,设计同时传输电荷与自旋信息,且具有栅极可调输运带隙的全金属沟道材料、结构与器件.