帕拉米韦分子的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上对抗流感药物帕拉米韦进行了计算研究.优化得到了帕拉米韦分子的稳定几何构型,计算了分子的键长、键角、二面角等参数,并对其进行了自然电荷分析和前线轨道分析.以H2O为溶剂研究了溶剂效应对帕拉米韦分子空间结构的影响.理论模拟了帕拉米韦分子在气相和水溶液中的红外光谱,为进一步实验工作提供了理论信息.     

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.     

氮化铝分子及氯化锂分子结合能的量子蒙特卡罗研究

通过量子蒙特卡罗方法(QMC)利用不同的密度泛函轨道对氮化铝分子及氯化锂分子的结合能进行研究.采用扩散蒙特卡罗方法(DMC)得到氮化铝分子的结合能为2.993 eV,氯化锂分子的结合能为6.694 eV.与其他理论计算相比较,更接近实验得到氮化铝和氯化锂分子的结合能(2.862±0.391 eV和6.646 eV).同时,利用密度泛函理论对氮化铝分子及氯化锂分子的结合能进行研究时发现,利用密度泛函理论计算得到的结合能范围跨度很大且非常不准确.另外,在利用量子蒙特卡罗方法的计算中发现,不同类型的密度泛函轨道对结合能的计算产生一定的影响,这就需要在利用量子蒙特卡罗方法进行计算时考虑轨道的选择.     

2,4,6-TNT晶体电子结构的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFr)对2,4,6-三硝基甲苯(TNT)晶体的分子结构及电子结构进行了理论研究,探讨了TNT晶体的分子结构以及费米能附近的能带结构和原子的投影态密度(PDOS),并分析了TNT分子间的相互作用以及分子内和分子问的氢键作用.同时还利用Gaussian98程序包对单个TNT分子结构进行了B3P86/6-31g**水平的优化计算,分析了单个TNT分子和晶体中TNT分子的差异.     

玻璃化转变的分子串模型中分子串弛豫动力学的计算机模拟

基于玻璃化转变的分子串模型的分子串哈密顿量(Hamiltonian),提出了模拟分子串的弛豫动力学的蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟方案.模拟得出的直分子串的弛豫时间,与分子串模型的弛豫方程所预言的第一弛豫模式的弛豫时间完全一致,即理论预期和模拟结果相互印证.这不仅说明分子串模型的分子串弛豫方程至少是第一弛豫模式的理论预言的正确性,同时也说明本文所提出的模拟方法的正确性,并进一步明晰了分子串中分子的随机涨落和跃迁运动的图像,也为三态甚至是多态的分子串弛豫动力学研究,以及对进一步模拟分子串之间的复杂相互作用提供了依据与思路.     

连接在块体电极之间的PTCDI系列分子体系的输运性质

通过采用密度泛函理论与非平衡格林函数的相结合的第一性原理方法,对四甲酰二亚胺系列分子PTCDI-Cn(n=0,6)的电荷输运性质进行了理论计算.在计算中,PTCDI-Cn(n=0,6)分子分别与Al,Li以及石墨烯3种块体电极组成三明治结构分子结.从电流-电压曲线可知PTCDI-C6分子结体系中出现了负微分电阻以及整流等输运性质.结合透射谱以及投影态密度,对其输运性质进行了相应的分析.计算结果表明这类PTCDI系列分子在将来的分子尺度器件中具有较大的应用价值.     

芘衍生物有机半导体分子的电荷传输性质

使用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G**理论水平计算芘及其五个衍生物分子的电荷传输速率.结果显示:在芘分子中引入OH、CH_3O、F和C≡N、CH≡C不饱和键基团将影响电荷传输性能.引入具有不饱和键基团可以设计成有机半导体分子.五个衍生物分子中,引入C≡N的分子空穴传输速率最大,为4.511cm~2·V~(-1)·s~(-1).引入CH≡C的分子电子传输速率最大,为2.443cm~2·V~(-1)·s~(-1).     

连接在块体电极之间的PTCDI系列分子体系的输运性质（英文）

通过采用密度泛函理论与非平衡格林函数的相结合的第一性原理方法,对四甲酰二亚胺系列分子PTCDI-Cn(n=0,6)的电荷输运性质进行了理论计算.在计算中,PTCDI-Cn(n=0,6)分子分别与Al,Li以及石墨烯3种块体电极组成三明治结构分子结.从电流-电压曲线可知PTCDI-C6分子结体系中出现了负微分电阻以及整流等输运性质.结合透射谱以及投影态密度,对其输运性质进行了相应的分析.计算结果表明这类PTCDI系列分子在将来的分子尺度器件中具有较大的应用价值.     

2,3,9,10,16,17,23,24-八乙硫基酞菁的合成与理论研究

设计合成在酞菁2,3,9,10,16,17,23,24位(β位)八乙硫基取代的分子:2,3,9,10,16,17,23,24-八乙硫基酞菁分子β-(SC2 H5)8-H2 Pc,并对该分子进行红外吸收光谱表征和理论研究.采用密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-31G(d)水平上对2,3,9,10,16,17,23,24-八乙硫基酞菁分子进行结构优化,模拟其红外吸收光谱.模拟与实验红外振动吸收峰拟合曲线呈线性关系,相关系数R2=0.998,二者符合较好.     

单分子二极管整流特性的第一性原理计算

在分子电子学领域中, 设计分子的结构可以实现特定的功能. 单分子二极管的整流行为是极具吸引力的器件功能之一. 研究了对称分子和非对称分子结的电子输运, 分别对应为四苯基和二嘧啶基二苯基单分子结, 二者均是共价结合到两金属电极. 与其同源对称嵌段相比, 非对称二嵌段分子表现出明显的整流行为, 且电子输运方向是从二苯基流向二嘧啶基. 利用密度泛函理论(density functional theory, DFT)和非平衡格林函数(non-equilibrium Green's function, NEGF)结合的第一性原理方法研究了单分子结的电子结构及其量子输运. 电流-电压 ($I$-$V$)曲线的非对称性可以用非对称分子二嵌段在偏压下由于电子态的局域性带来的非平衡效应进行解释. 本理论计算定性上符合其他小组的实验结果, 且尝试了不同的末端接触. 结果发现, 实验中的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope, STM)针尖接触结构会一定程度地抵消非对称分子的整流效应, 而 STM 针尖接触结构的结果分析也符合之前的理论预测.     

1-(芘-1-基)-2-(苯并噻唑-2-基)乙烯分子二阶非线性光学性质的理论研究

采用密度泛函理论方法优化了1-(芘-1-基)-2-(苯并噻唑-2-基)乙烯分子及理论设计的八种分子结构,采用有限场方法计算了所有分子的线性极化率和一阶超极化率,并应用含时密度泛函理论计算了分子的电子光谱,分析了分子异构、官能团和原子替换对分子二阶非线性光学性质的影响.结果表明,分子异构对一阶超极化率具有重要影响,官能团的引入可以显著提高分子二阶非线性光学性质,苯并噻唑基团中氮或硫原子的替换导致一阶超极化率大幅度减小.     

莽草酸分子活性及光谱的密度泛函研究

本文以八角的成分莽草酸分子为研究对象,通过密度泛函理论方法探究了基态分子构型的电荷分布、振动频率、核磁共振等光谱性质.计算结果与实验结果基本一致,相对误差较小.通过对分子前沿轨道、热力学参数、Fukui函数、二级微扰能及自然轨道(NBO)分析等进行了详细的计算,推导出莽草酸分子以供电子性质为主,其中O(6)原子为主要活性位点中心,同时C(4)=C(5)与C(7)-O(8)键能产生强烈的共轭效应,这些部位也为分子药理活性位点.这些研究为莽草酸分子的活性做了理论解释,为后续实验的设计发挥了积极的科学意义.     

1-甲基-酰胺基蒽醌中分子内电荷转移的理论研究

本文采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对1-甲基-酰胺基蒽醌(MAAQ)的基态和激发态性质做了一系列计算研究.在基态,MAAQ中酰胺基与蒽醌分子是共平面的,并且酰胺基和蒽醌分子之间形成了一个分子内氢键C=O…H-N. S_0→S_1的跃迁属于一个明显的π→π~*特性.在第一单重激发态,MAAQ具有两个稳定结构(平面构型nMAAQ和扭曲的构型tMAAQ).其中,nMAAQ是占优势的构象.同时,在MAAQ的溶剂中,观察不到tMAAQ的发射光谱.在激发态,MAAQ发生了扭曲的分子内电荷转移(TICT)过程.在基态MAAQ与F~-形成了一个分子间氢键F…H-N,而激发态MAAQ-F~-复合物发生了激发态分子间质子转移现象.     

OCN2分子的光谱常数和非谐力场的从头算研究

基于密度泛函理论中的B3LYP,B3p86和B3pw91三种方法和二阶微扰(MP2)方法分别结合Dunning相关一致基组cc-pVnZ(n=D,T)和aug-cc-pwCVDZ对OCN_2分子进行了理论研究,在选定的方法和基组的理论水平下计算分子的平衡态结构参数,然后在此结构基础上在同样的理论水平下计算分子平衡态光谱常数以及非谐力场.将理论计算的平衡态几何结构、基态转动常数和离心畸变常数等与已有的理论数据和实验数据进行了比较,通过比较,发现B3PW91和B3P86方法计算该分子的光谱常数和非谐力场得到的理论数值比B3LYP方法的理论结果要好.同时对振转相互作用常数,三阶和四阶力常数、科里奥利耦合常数和部分离心畸变常数进行合理的预测.     

密度泛函方法研究双氢青蒿素的分子光谱与药物活性

采用密度泛函理论DFT/B3LYP方法和6-311+G(d,p)基组,对双氢青蒿素分子的UV-Vis,ECD,IR,拉曼,1HNMR和荧光光谱进行了理论计算和模拟绘制,并获得了分子的热力学性质参数.自然原子电荷(NBO)的计算表明,28C、10O、43O、44O等原子很可能是亲电试剂的活性位点,而亲核试剂的主要活性位点为2C、32C,整个分子也可以作为亲电试剂去进攻其他分子.Fukui函数计算表明43O、44O、2C、10O、3C等是双氢青蒿素分子中发挥药效的活性中心.分子的结构决定药效的发挥,这种特殊的三环结构协同作用,为新型药物分子性质的理论解释提供了新的科学认识.     

气相丙酮分子与带电离子的低激发态特性

采用密度泛函理论中的B3P86方法,在6-311++G(d,p)基组水平上,优化气相丙酮分子及带电离子的基态稳定几何构型,并用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法,研究气相丙酮分子和离子的低激发态特性.结果表明:随着分子获得电子数目的增加,体系能量逐渐增加;S1激发态能量与基态能量差值ΔE减小;分子荧光波长急剧增加;电子跃迁轨道数减少.     

环辛酮分子在非对称外电场作用下的光谱性质计算

采用密度泛函理论中的B3P86方法, 在6-311++G(2-df-)基组水平上, 计算得到不同外电场(-0.008 0~0.002 5)作用下环辛酮分子的基态构型, 再用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究相同电场强度对优化环辛酮分子激发能和振子强度的影响. 计算结果表明： 电场强度影响分子的几何构型; 激发能随电场强度反向变化, 即环辛酮分子在电场作用下易解离和激发.     

格上点式p.q（P.）度量理论的若干进展

介绍了近期关于拓扑分子格度量理论方面的工作.基于完全分配格上的分子和一般集的点在代数结构上的差别,讨论分子集的序关系对格上p.q(p.)度量公理的影响,显示建立在非Boole格上的这种度量理论的某些特色,文中的部份结果是我们最近才得到的.     

环氧丙烷分子在非对称外场作用下的光谱特性

采用密度泛函理论中的B3P86方法及含时密度泛函理论(TD-DFT)方法, 在6-311++G(2-df-)基组水平上, 计算环氧丙烷分子前10个激发态的激发能、 波长和振子强度, 并研究外电场作用对环氧丙烷分子激发态的影响规律. 结果表明, 随着外电场强度的增大, 激发能急剧减小, 即外电场作用下的分子易激发和离解.     

顺式环氧琥珀酸的结构和性质的理论研究

采用DMol3程序对顺式环氧琥珀酸(ESA)的结构和相关性质(振动频率、热力学性质、反应活性及稳定性)进行了理论研究.得到了分子的几何优化构型和各原子上的电荷分布以及前线分子轨道能级.计算结果表明:ESA分子容易得到电子,且环氧基上氧原子是亲电反应的作用点.