C60及碳原子团簇的晶体结构

阐述了Ｃ６０的价键结构、晶体结构和对称性，Ｃ６０碳原子团簇固体的晶体结构以及布基管与布基球的关系。     

C_(60)自组装单层与多层膜的制备及其光致发光

利用Ｃ６０ 与乙二胺改性的玻璃表面进行加成反应,得到一种新的Ｃ６０ 自组装单层膜,在Ｃ６０ 自组装单层膜的基础上,将Ｃ６０ 与乙二胺反应制备了自组装双层和多层膜,并对其光致发光性质进行了研究．Ｘ 射线光电子能谱（ＸＰＳ） ,激光解吸电离飞行时间质谱（ＬＤＩＴＯＦＭＳ） 的测试结果表明,在乙二胺改性的玻璃表面上存在以化学键键合的Ｃ６０自组装单层和多层膜,并且随着膜的层数增加,Ｃ６０ 与乙二胺的键合由一维线形结构向三维网状结构转变,光致发光研究表明,Ｃ６０ 自组装膜存在与Ｃ６０ 不同的光致发光峰,且发光峰强度和位置随Ｃ６０ 自组装膜层数的不同而变化．     

磁场对Ga1-xAlxAs/GaAs异质结系统中施主结合能的影响

对半导体单异质结系统，引入三角势近似异质结势，考虑外界恒定磁场对界面附近束缚于正施主杂质的单电子基态能量的影响，利用变分法对磁场下Gal-xAlxAs／GaAs异质结系统中杂质态的结合能进行了数值计算，并讨论了结合能随杂质位置、电子面密度和Al组分的变化关系及磁场对结合能的影响。结果表明：杂质态结合能随磁场的增强而显著增大。     

半导体异质结中施主结合能的磁场效应

对单异质结界面系统，引入有限高势垒与考虑导带弯曲的真实势，利用变分法讨论磁场对界面附近束缚于施主杂质的单电子基态能量的影响，对磁场中的A1xGax-xAs／GaAs异质结系统的杂质态结合能作了数值计算，给出结合能随Al组合分、电子面密度和杂质位置的变化关系，结果表明：杂质态结合能随磁场强度的增大而显著增大。     

有限宽势垒AlxGa1-xAs/GaAs三角势量子阱中施主结合能及其压力效应

对有限宽势垒Alx Ga1-xAs/GaAs量子阱系统,引入三角势近似势阱能带弯曲,利用变分法讨论施主杂质态结合能.给出结合能随阱宽、杂质位置和铝组分变化关系,并与方阱情形对比.结果显示:三角势近似下结合能明显小于方阱情形,且两者的差别随阱宽和铝组分(势垒高度)而增加,随势垒厚度增加而减少,但阱内杂质位置的变化对其影响不甚敏感.进而,考虑电子有效质量、材料介电常数及禁带宽度随流体静压力的变化,所得结果显示,结合能之差在压力作用下明显增大.     

界面效应对GaN/Ga1-xAlxN量子点中杂质态的影响

在有效质量近似下采用变分法以及界面处导带弯曲用三角势近似,研究了氮化物半导体GaN/Ga1-xAlxN材料中杂质态的结合能随量子点尺寸及电子面密度的变化关系.结果表明,导带弯曲对结合能的影响不容忽视.当电子面密度较大时候,随着量子点尺寸的增大,杂质态结合能随电子面密度的增大呈线性变化,而在电子面密度较大时,结合能随着量子点半径的增加而迅速减小,且在某个尺寸附近出现极小值,然后缓慢增大.与其不同的是,对Zn1-xCdxSe/ZnSe结构,结合能则随着量子点半径的增加呈现非线性单调减小.     

Lun(n=2～36)团簇基态结构的遗传算法研究

利用遗传算法结合经验势研究了Lun(n=2～36)团簇的基态结构.分析了Lun(n=2～36)团簇的基态结构随尺寸的变化规律.计算结果表明,团簇的每个原子的平均结合能和总结合能随团簇尺寸的增大而增大.以总结合能的二阶差分为判据,Lun(n=2～36)团簇的幻数是4,7,13,19,23,26,29,32,34.     

非晶态碳的结构：碳链的存在

对非晶碳的结构在某此低密度下是否有二度配位（ｓｐ．链状结构）的存在目前仍然存在争议，在用两种都相当精确的理论方法（Ｃａｒ－Ｐａｒｒｉｎｅｌｌｏ和紧束缚的分子动力学方法）研究密度约为２ｇ／ｃｍ￣３的非晶碳结构时，对是否有碳链的存在给出完全不同的结论，本文利用第一原理的自治赝势平面波方法，计算了一维ｓｐ碳链，二维ｓＰ￣２石墨和三维ｓｐ￣３金刚石结构的结合能、键长等性质随平面波数目的变化，澄清了两个理论结果的矛盾，支持了非晶碳在密度约为２ｇ／ｃｍ￣３时应有碳链存在的结论．     

单层石墨烯力学性能尺寸效应的有限元分析

本文采用杆件系统模拟单层石墨烯结构,其中石墨烯的碳-碳共价键视为杆件,碳原子视为杆件之间的连接点。基于杆件系统的有限元方法,计算出单层石墨烯的杨氏模量、剪切模量和泊松比等力学性能参数。在此基础上,构建尺寸从小到大的8个单层石墨烯计算模型,求得各种尺寸下杨氏模量、剪切模量和泊松比等力学性能参数。通过分析这些力学性能参数随着尺寸变化而变化的结果,研究单层石墨烯力学性能的尺寸效应。数值算例表明,在小尺寸下扶手型和锯齿型单层石墨烯力学性能的尺寸效应显著,而随着计算模型尺寸的增大,尺寸效应出现弱化;并且相同尺寸的情况下,扶手型单层石墨烯的杨氏模量和剪切模量总是大于锯齿型的相应量。     

SiCp/ZL201 复合材料的力学性能

研究了ＳｉＣｐ粒子尺寸、质量分数及热处理工艺对铸造ＳｉＣｐ／ＺＬ２０１复合材料的室温和高温力学性能的影响．随ＳｉＣ粒子质量分数的提高和粒子尺寸的增大，复合材料的室温抗拉强度呈下降趋势．随温度升高，基体合金的抗拉强度急剧下降，而复合材料的抗拉强度则下降较小．当温度大于２４０℃时复合材料的抗拉强度高于基体合金，这表明ＳｉＣ粒子的加入提高了基体合金的高温抗拉强度．     

金团簇和银团簇的半经验理论研究

根据嵌入原子法的物理图象，建立了适合描写金和银团簇的半经验模型势，并系统地计算了Ａｕｎ，Ａｇｎ（ｎ≤１３）的结构和结合能，探讨了团簇的结构和结合能之间的内在关系以及团簇的基态结构随原子数变化的规律．     

范德华能与配位键能之间的平衡——钇络合物中配位键长的综合模型

本文介绍了在钇络合物中由于范德华能与配位键能之间的平衡而产生配位键长的变化。每个配位原子在一个由它的配位键势能与相邻配位原子的范德华势能所组成的综合势阱中运动。这就是配位键长的综合模型。     

Fe_n,Co_n和Ni_n(n=2～4)分子团簇的自旋极化效应

采用密度泛函理论中的交换关联函数B3P86,对Fen,Con和Nin(n=2~4)分子团簇进行了几何结构的优化。对于每一个分子体系,为了能找到具有最低能量的结构,分别考虑多种同分异构体和不同的多重度,最终得到它们的基态结构、键长和键能。结果表明:Fen,Con和Nin(n=2~4)分子的最低能量随着多重性的增加而降低,这种电子自旋的非平衡性显示出自旋极化效应。     

CO在Pt(111)表面吸附的从头算研究

本文在超胞近似和slab模型的基础上,采用广义梯度近似(GGA)下的RPBE(Revised Perdew-Burke-Ernzerhof)泛函对CO-Pt(111)体系进行了理论研究.对体系的吸附能、C-O键和C-Pt键的键长、CO的振动频率以及电子态密度(DOS)进行了计算和分析.结果表明,在0.25ML(mono-layer)的覆盖度下,CO在顶位(top)、桥位(bridge)、两个三重洞位(fcc和hcp)的吸附能非常接近,这说明CO在Pt(111)面比较容易扩散.在顶位,C-O键和C-Pt键的键长分别为1.16和1.85,CO的振动频率为2069cm-1.通过态密度分析表明,CO吸附在桥位和洞位时,其分子轨道3σ、4σ、1π、5σ轨道均参与成键,但是CO吸附在顶位时,仅有4σ、1π、5σ轨道参与成键,这可能与CO吸附在表面时和不同数目的Pt原子结合密切相关.     

M- H/M~ - H 体系重组能的从头算法

基于一种新的从头算法计算了Ｍ－ Ｈ／Ｍ＋ － Ｈ 体系电子转移反应的重组能,对每个反应物进行几何优化． 结果表明：用从头算法计算的双原子分子的键长和振动频率与实验光谱数据吻合较好． 利用精确的重组能Ｇｅｏｒｇｅ＿Ｇｒｉｆｆｉｔｈ＿Ｍａｒｃｕｓ（ＧＧＭ）模型计算得到的重组能数值与实验光谱数据中得到的值相比较,结果显示,在气相状态的电子转移反应中,直接计算重组能的值要比传统的ＧＧＭ 方法准确     

初始裂解产物对FOX-7裂解通道影响的理论研究

为研究裂解过程中生成的自由基(·H、·OH和·NO)对尚未裂解的1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)各裂解通道的影响,采用密度泛函理论PW6B95-D3方法,结合def2-TZVP基组和def2-TZVP/J辅助基组在ORCA程序中优化出了·H、·OH、·NO分别与FOX-7的复合体。为判断自由基与FOX-7的复合方式,采用AIM理论计算了各复合体电荷密度的拉普拉斯值(Laplacian)。在相同水平下,计算了各复合体不同裂解通道的活化能;并基于键长、键级、成键方式等电子结构参数的变化,分析了活化能变化的本质。结果表明,自由基的存在使C—NO_2键的离解能(除NO_01外)降低4.1~138 kJ·mol~(-1);但对硝基异构的活化能影响不大。自由基的生成引发了FOX-7的自加速裂解反应。     

CO在外电场下的分子特性和势能函数研究

本文选用B3LYP方法,在Aug-cc-pvtz基组水平上研究了不同外电场下CO分子基态几何结构,电荷布居,偶极矩,振动频率和能量.结果表明优化的结构与实验符合较好,随电场增加,CO分子键长增加,振动频率减弱,能量先增大后减小.偶极矩在数值上随反向电场增加而增加.用相同的方法和基组计算了不同外电场下CO分子的单点势能值,采用Morse势模型对无电场下势能曲线进行拟合,得到的数值与实验吻合.在外电场作用下,单点势能值获得的势能曲线低于无电场时的势能曲线.     

外电场下PH分子特性和势能函数

采用密度泛函B3P86和单双取代耦合团簇CCSD(T)/cc-PV5Z方法,结合Dunning相关一致五重基cc-PV5Z优化计算外加不同电场下的PH分子结构,同时扫描单点能,获得不同外电场作用下的平衡几何键长、偶极矩、振动频率、红外光谱和势能曲线.结果分析表明,当外加电场时PH分子的物理性质参数和势能曲线都发生了较大变化,且外加反向电场时变化幅度更明显.为了分析外电场效应,本文引入偶极近似理论,构建外电场作用下的势能函数模型,同时编制程序拟合不同外电场下的势能函数,得到拟合参数,进而分析计算临界离解电场参量.结果与数值计算和理论分析较为一致,误差都在2%以内,说明构建的势模型用来研究外电场效应是合理和可靠的.这为进一步分析PH分子在外电场中分子光谱、动力学特性和Stark效应冷却囚禁提供重要的理论参考.     

掺钴氧化锌中氢原子结构稳定性和振动性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法研究了掺钴氧化锌稀磁半导体中氢原子结构稳定性和振动性质.给出了氢各种可能存在的位置,并分析了其稳态及亚稳态几何位型,同时为实验研究提供了其对应的振动频率及O—H键长.基于氢原子具有轻的质量,在振动频率计算中考虑了非谐项的影响.     

XNO2(X=F,Cl,Br,I)异构体的结构与异构化研究

通过密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法进行优化计算,得到了卤素氮氧化物XNO2(X=F,Cl,Br,I)三种异构体的平衡几何构型,预测了各异构体的相对稳定性.其中,异构体XNO2的能量最低,其次是cis-XONO.同时讨论了它们的互变异构反应及其相互转化的活化能垒,得到了过渡态的结构.在B3LYP和QCISD(T)计算水平上,确定了各异构体中X-N与X-O键的解离能.