(H2O)n团簇缔合特性研究

采用全势能线性Muffin-Tin轨道分子动力学方法(FP-LMTO-MD)找到了n(n≤4)个水分子缔合的基态结构,并对基态结构进行了理论分析,以及对水分子的缔合情况进行了预测,为下一步进行大量水分子缔合研究奠定基础.另外对水分子缔合后的空间构型进行了研究,发现它们的键能、键角、键长都有所变化,但基本的构型没有很大的改变.     

水分子簇结构改变的分子动力学

为揭示水分子团簇形成的理论，在制备具有生物功能的六环结构水的工作基础上，应用量子力学的理论方法，对单个水分子转动惯量进行模拟计算。结果表明，当水分子的键长、键角和偶极矩发生变化时，其转动能谱也随之变化。用分子动力学方法分析了水分子簇微观结构改变后的六环水中原子运动方式，从理论上证明了六环结构水具有稳定存在的动力学特征。     

理论研究H2S与羟基和Cl在没有水分子和有水分子条件下的反应机理

本文用量子化学计算方法研究没有水分子和有水分子条件下对Cl+H2S和OH+H2S这两个反应产生的影响.在wb97xd/aug-cc-pvtz水平下的计算结果表明,单个水分子加到反应中会使Cl+H2S和OH+H2S这两个反应的能垒分别减小3.0kal/mol和2.2kal/mol.同时两个反应的速率常数在水分子影响下也分...     

水分子间振动能量转移的物理描述

用谐振子作为化学键的模型，水分子之间的能量转移过程可以描述为耦合谐振子系统．分子之间的能量转移相当于谐振子的能量从一个传递到另一个上．将水分子中HO键的振动以及水分子之间氢键的振动分别当作谐振子对待，从而具体描述了水分子之间的能量转移过程．理论估计能量转移的时间为60fs左右，与实验定出的100fs以下一致．该模型能够有效描述水分子间能量的传递．     

水分子振动态的局域模效应

本文利用水分子的势能面精确研究了Ｈ２Ｏ分子振动局域模态能级，这些势能面较好地解释了Ｈ２Ｏ分子振动态的局域模效应，当伸缩量子数ｎ超过４时，单键伸缩振动态处于局域模振动态，这些局域模态与非局域模态的振动耦合趋近于零，这与实验观测结果一致。     

向水中扔石子为什么有一圈圈的同心圆

这个现象大家应该都见过，究竟是什么原因呢？水是由水分子组成的，水分子之间存在着一种相互作用力。当石子被扔到水中时，石子向下落下，同时带动了四周的水分子一起向下运动，不过在时间上会有一点点落后。这些向下运动的水分子会挤压下层的水分子，于是，下层的水分子就要“反抗”。     

改变水分子簇的结构及诱发的生物效应研究

概述了水分子簇理论研究的基本状况，以及改变水分子团簇结构的4种方法，包括外加磁场、外加电场、激光辐射以及直接加热法；最后简要介绍了改变水分子团簇结构所诱发的生物效应。     

氢键缔合水分子与水的反常膨胀探析

从水的密度、水分子结构、冰的结构、水分子间的氢键及水分子的缔合等入题,分析了对水的反常膨胀;从微冰结构、晶体结构、极性分子及分子缔合几种解释方法,认为用水分子间形成氢键缔合水分子理论解释水的反常膨胀最为科学,与实验事实及晶体理论相吻合。     

水在纳米管中的反常性质

在我们周围，通常都存在着水分子。在空气中，一般物质表面都覆盖着一层水分子，当我们进行精细加工时就要考虑水分子的干扰。在纳米级空间中，研究水的形态是推进纳米技术的重要步骤之一。在极小的空间中，如果我们能够控制水的形态，那么，我们将会在开发新药和利用纳米打印机以及其他各种各样的应用中大显身手。     

不同浓度下乙醇-水溶液的缔合状态

为了研究不同浓度的乙醇-水溶液的缔合状态,采用1HNMR对其氢键缔合展开分析.发现:溶液中弱氢键C H…O随浓度变化的幅度较小,其中CH2比CH3更易形成弱氢键,也更易受浓度波动的影响;至于强氢键O H…C,乙醇分子OH比水分子更易受浓度变化的影响,溶液在乙醇摩尔分数x=0.550时出现最强的氢键缔合网络结构.根据缔合强度大小把溶液浓度范围大致分为3个区间:0x0.236时,水分子缔合结构占主要地位;0.236≤x≤0.735时,乙醇分子和水分子相互作用,形成更强、更广的氢键缔合网络结构;0.735x1.000时,乙醇分子缔合结构占据主要地位.     

微波的生物非热效应的机理研究

水分子是极性分子，水分子之间存在的电偶圾相互作用，使它们以氢键的形式相互偶联在一起，形成水的团簇结构，且这种结构是一种动态结合．在微波场的作用下，水分子将发生取向极化，其转动频率恰在微波频率范围内，因此，原来较大的水分集团变小．甚至产生单个的水分子．以微波与微生物水相互作用的实验数据为基础，研究了微波与生物体相互作用时可以产生的两种效应，即热效应和非热效应．提出了非热效应是微波作用于生物的主要效应．并对微波与生物体的作用机制给予了解释。     

煤吸附水特性的研究

主要分析了煤吸附水的机理及其对吸附瓦斯的影响。分析表明,煤对水分子的吸附从本质上是由于水分子与煤表面分子相互吸引的结果,它们之间的作用力主要包括van der Waals力和氢键。van der Waals力来源于原子和分子间的色散力、取向力(静电力)、诱导力和交换力4种作用。由于水分子与煤表面分子的作用力比较强,煤中水分的存在降低了煤的甲烷吸附量。     

磁化水在煤层注水中的应用

为了防止煤与瓦斯突出、冲击矿压等灾害，预防自然发火等，探讨了磁化水的性质、磁场作用机理及磁技术在煤层注水方面的应用前景。研究结果表明，必须在合适的磁场作用下水的表面张力才能降低到最小；磁处理后，可以明显减少水中某些元素，这对于减少矿井水对管道的腐蚀具有重要意义：磁化水能够增加煤岩体的饱和吸水量，增加水在煤岩介质中的渗透性。磁场作用机理主要表现在可以使水分子缔合体分解成为单分子水或较小的缔合水分子，使水分子键长、键角加大，使水的活性增加、黏性降低。磁化水在煤层注水方面具有良好的应用前景。     

水环境下布洛芬分子的手性转变机理

基于密度泛函理论, 在B3LYP/6-31+g(d,p)水平上研究水环境下布洛芬分子的手性转变机理, 确定水环境下布洛芬分子从S型向R型转变过程中的过渡态和中间体等极值点结构; 在MP2/6-31++g(d,p)水平上计算各稳定点和过渡态体系的单点能, 并对体系能量进行零点振动能修正; 绘制水环境下布洛芬分子手性
转变反应路径上H转移和中间体异构过程的势能面. 结果表明： 水环境下布洛芬分子手性转变有两条路径, 其H转移过程均可通过1个和2个水分子作为桥梁实现, 最高能垒均来自于手性C的H向羰基O的转移过程, 且均以2H₂O为桥梁时能垒最低.     

水与扶手椅型SWCNT复合环境下α-Ala分子的手性转变机理

采用组合量子化学ONIOM方法,基于氨基作为氢迁移桥梁,考察单壁碳纳米管(SWCNT)与水复合环境下α-丙氨酸分子(α-Ala)的手性转变机理.结果表明:基于氨基作为氢迁移桥梁的手性转变反应有a和b两个通道,其中通道a最具优势;水与扶手椅型SWCNT复合环境对氢迁移反应具有较好的催化作用;在SWCNT(8,8)的限域环境下,3个水分子构成的链使主反应通道的决速步骤能垒从裸反应的266.1kJ/mol降至117.8kJ/mol.表明SWCNT(8,8)与水构成的复合环境可作为实现α-Ala手性转变的理想纳米反应器,生命体内α-Ala分子可在类似的纳米环境实现旋光异构.     

Electronics using hybrid-molecular and mono-molecular devices

The semiconductor industry has seen a remarkable miniaturization trend, driven by many scientific and technological innovations. But if this trend is to continue, and provide ever faster and cheaper computers, the size of microelectronic circuit components will soon need to reach the scale of atoms or molecules--a goal that will require conceptually new device structures. The idea that a few molecules, or even a single molecule, could be embedded between electrodes and perform the basic functions of digital electronics--rectification, amplification and storage--was first put forward in the mid-1970s. The concept is now realized for individual components, but the economic fabrication of complete circuits at the molecular level remains challenging because of the difficulty of connecting molecules to one another. A possible solution to this problem is 'mono-molecular' electronics, in which a single molecule will integrate the elementary functions and interconnections required for computation.     

Asp分子手性对映体转变机理及水的催化作用

用色散校正密度泛函WB97X D方法、 微扰理论的MP2方法和自洽反应场的SMD模型方法, 研究两种天冬氨酸(Asp)分子在优势反应通道的手性对映体转变、 水分子催化及溶剂效应. 结果表明： Asp分子经α 羧羟基、 β 羧羟基、 β 羧基和R 基旋转及质子从α 碳向氨基氮、 质子从氨基氮向α 碳和羧基内质子迁移的一系列过渡态, 实现了手性对映体转变, 并得到几种不同构型的旋光异构产物； 具有2条较强单氢键和2条中等强度单氢键的Asp分子在优势通道旋光异构的内禀能垒分别为258.5,253.8 kJ/mol, 均来自α 氢向氨基氮迁移的过渡态； 2个水分子簇的催化使其能垒分别降至133.3,134.3 kJ/mol, 水溶剂环境下分别降至106.3,107.8 kJ/mol. 表明水分子簇的催化可使Asp分子缓慢实现手性对映体转变, 水溶剂化效应可加快反应速度.     

水氯镁石的丁醇络合蒸馏脱水工艺

采用X射线衍射及元素分析方法研究了水氯镁石的丁醇络合蒸馏脱水工艺。研究结果表明：在连续蒸馏法脱水过程中，水氯镁石的脱水率随着丁醇用量的增加而提高，水氯镁石最初4个结晶水分子较容易脱除，后2个结晶水特别是最后1个结晶水难以脱除。采用超声波预处理水氯镁石丁醇溶液有利于水氯镁石的深度脱水及丁醇利用率的提高；随着超声波预处理时间的延长，水氯镁石的脱水率提高；当超声波预处理水氯镁石丁醇溶液时间为15min及丁醇的添加总量为原始添加量的10倍时，水氯镁石的脱水串达到90．25％；而无超声波预处理时脱水率仅为84．86％。采用单纯的丁醇络合脱水方法难以完全脱除水氯镁石中的结晶水。     

五元瓜环与CsCl配合物的合成及晶体结构

利用单晶X-射线衍射分析方法测定了五元瓜环与铯离子形成配合物的晶体结构,结果表明该配合物形成了以五元瓜环为"胶囊体",氯原子为"胶囊"芯材,铯离子为"胶囊盖"的"分子胶囊"结构,相邻的"分子胶囊"通过铯离子与水分子之间的配键组装形成一维超分子链,而相邻超分子链之间通过水分子、氯离子之间的氢键作用连接成二维的网状结构。     

Asp分子手性对映体转变机理及水的催化作用

用色散校正密度泛函WB97X D方法、 微扰理论的MP2方法和自洽反应场的SMD模型方法, 研究两种天冬氨酸(Asp)分子在优势反应通道的手性对映体转变、 水分子催化及溶剂效应. 结果表明： Asp分子经α 羧羟基、 β 羧羟基、 β 羧基和R 基旋转及质子从α 碳向氨基氮、 质子从氨基氮向α 碳和羧基内质子迁移的一系列过渡态, 实现了手性对映体转变, 并得到几种不同构型的旋光异构产物； 具有2条较强单氢键和2条中等强度单氢键的Asp分子在优势通道旋光异构的内禀能垒分别为258.5,253.8 kJ/mol, 均来自α 氢向氨基氮迁移的过渡态； 2个水分子簇的催化使其能垒分别降至133.3,134.3 kJ/mol, 水溶剂环境下分别降至106.3,107.8 kJ/mol. 表明水分子簇的催化可使Asp分子缓慢实现手性对映体转变, 水溶剂化效应可加快反应速度.