球形半透膜附近胶体-氢键流体聚集态结构的理论研究

利用经典流体的密度泛函理论通过构建体系的巨势泛函,深入研究了受限于球形半透膜附近胶体-氢键流体的聚集态结构.分别选择氢键流体分子和胶体粒子作为溶剂和溶质分子.半透膜的存在限制了溶质分子的胶体粒子自由渗透.为了揭示体系的聚集态结构,首先根据巨势最小化原理计算了流体分子的平衡数密度分布.在此基础上,集中讨论了氢键键能、氢键官能度、可渗透组分的体相密度以及胶体-氢键流体尺寸比例等因素对半透膜附近流体聚集态结构的影响.结果表明:2组分的聚集态结构与这些因素密切相关,研究结果为考察微纳尺度下受限流体的聚集态和相态特征提供理论依据,旨在揭示相关因素对渗透过程的调控机制.     

一价阳离子同甲醛的弱相互作用

利用密度泛函理论方法,优化得出复合体系的稳定构型.由于氢离子的半径最小,与氧形成了典型的化学键结合.离解能的大小随离子半径的减小而增强,并产生电荷从羰基向离子上转移的现象,转移的电荷部分填充离子核外空轨道,引起电荷趋于均匀分布,从而降低整个体系的能量.分析了复合体系的振动频率,受离子的影响,羰基的振动强度总体变弱,不同离子对其影响程度不同.     

尖端导体表面附近的静电场的研究

根据数学物理理论,对尖端导体表面附近的静电场进行研究。得出尖端导体表面附近的电势分布和等势线方程。利用场强与电势的关系,导出尖端导体表面附近的电场强度的数学表达式,并求出尖端导体表面的面电荷密度,进而又利用电场强度与等势线的关系,导出尖端附近的电力线方程。     

对孤立椭球导体面电荷密度与表层曲率之间关系的研究

对于孤立椭球导体,即处于静电平衡作用下,而椭球导体面上电荷密度的分布规律在理论分析上一直都是一个比较复杂的静电学问题,人们普遍认为,孤立的椭球导体面上的电荷密度上的电荷密度随着表面曲率半径的增大而增大,而确定的比例关系一直没有定量得出.本文将通过理论计算得出导体表面曲率与电荷密度之间的定量关系.首先,用平面曲率来表示曲面的曲率,其次,计算正圆柱面、旋转双曲面和旋转抛物面的曲率.最后确定带电孤立椭球面电荷密度与表层曲率关系,认为对于一般的孤立椭球导体,面电荷密度与表层曲率的1/4次方成正比,这表明了电荷大的地方电荷密度也大,同时电荷密度不仅与H存在一定的比例关系,而且还和导体的空间角度存在一定的关系,即不同的空间角度对应着不同的面电荷密度值.     

同步高度区电离层离子分布的半经验模型

以卫星观测资料为基础,采用理论模型和数值分析方法,研究了不同地磁活动条件下同步高度区O~ 离子密度和通量密度的分布,主要结果为向阳侧O~ 离子密度和通量密度较高,在背阳侧较低;K_p越大,O~ 离子密度和通量密度及其沿经度的变化越大,理论值与半经验值之间的离差也越大;O~ 离子密度和通量密度分别在经度120°和240°附近最小,K_p≥6时,在经度0°处最大,K_p<6时,分别在经度60°和300°附近最大。     

静电场对碗豆幼苗膜透性影响与跨膜电导率

根据静电场作用下碗豆幼苗膜透性的试验结果,应用分子力学方法研究了离子跨膜输运能量,将植物细胞膜内部模拟为两个介电常烽不同的空间电荷区,建立离子跨膜模型,导出了界面势垒的静电荷密度与界面电导率,并从电子水平研究植物细胞畸变机理。     

B、N共掺杂单层石墨烯电子结构和导电性能

利用密度泛函理论研究方法对B、N原子以邻、间、对位等3种不同的相对位置以相同的比例(12.5%)共掺杂单层石墨烯的电子结构进行研究,分别计算共掺杂结构的能带结构、态密度、电荷密度和电荷差分密度等。结果表明:B、N原子共掺杂石墨烯的价带和导带之间出现直接带隙,而且价带电子轨道和导带空轨道分布更靠近费米能级,共掺杂石墨烯可同时作为电子的供体和受体,间位共掺杂结构的带隙值最小(1.296eV).在共掺杂结构的电荷重新分布过程中,B、C和N间的互相杂化和电荷的转移主要发生在各原子的2p轨道,其中B-C原子杂化轨道分布更靠近费米能级,C-N原子杂化轨道能分布在较低的能量区间。     

Taube离子中Ru—NH3之间以及吡嗪桥配体内的两种振动模 …

在Ｂｏｒｈ－Ｏｐｐｅｎｈｅｉｍｅｒ近似下，应用量子化学的密度泛函理论方法研究了混合价Ｔａｕｂｅ离子中金属与配体之间的振动（Ｑ－振动模式）、桥配体内的振动（６ａ振动模式）以及这两种振动的组合。发现这三种振动模式都可以看成简谐振动。Ｑ－振动使Ｒｕｌ和Ｒｕ２原子上的电荷发生不对称的分布，这种不对称分布来源于Ｒｕ和ＮＨ３配体之间的电荷转移；桥配体的６ａ振动对Ｒｕｌ和Ｒｕ２原子上的电荷影响是对称的，在与Ｑ－     

带电纳米管道对K离子水合作用影响的模拟研究

采用分子动力学方法模拟了三种不同电荷密度的带电纳米管道对钾离子的水合作用产生的影响.模拟以半径为0.678 nm的无限长单壁椅型带电碳纳米管为纳米管道模型,讨论了在三种不同的电荷密度情况下,钾离子和水分子在管中的径向分布,钾离子水合层中水分子的径向分布以及钾离子第一水合层的水分子数.模拟结果表明,在电荷的影响下,钾离子和水分子在管中的径向分布未有明显的变化,而钾离子水合层的水分子的径向分布以及钾离子第一水合层的水分子数却产生了一定的变化.这说明纳米管道上的电荷会对离子的水合作用产生影响.这些发现将对进一步理解生物离子通道对离子可选择性机理和设计纳米流体器件有一定的意义.     

Taube离子中Ru-NH3之间以及吡嗪桥配体内的两种振动模对基态电荷转移的影响

在Borh-Oppenheimer近似下,应用量子化学的密度泛函理论方法研究了混合价Taube离子中金属与配体之间的振动(Q-振动模式)、桥配体内的振动(6a振动模式)以及这两种振动的组合。发现这三种振动模式都可以看成简谐振动。Q-振动使Rul和Ru2原子上的电荷发生不对称的分布,这种不对称分布来源于Ru和NH₃配体之间的电荷转移;桥配体的6a振动对Rul和Ru2原子上的电荷影响是对称的,在与Q-振动的组合中,桥配体的６a振动增加了Ru1和Ru2原子上电荷的不对称性分布。在这种组合中,Q-振动对Ru原子电荷分布起主导作用。文中简要地讨论了Taube离子中金属原子电荷分布与Fe₂O₁₁体系的差别。     

一种求得纳滤膜荷电密度的快速方法

基于荷电纳滤膜中同离子浓度显著低于反离子浓度的特点,将Donnan-Steric Pore Model(DSPM)模型中的荷电密度近似表达为膜中反离子浓度与其化合价乘积,进而将其用于DSPM模型的简化,并通过与Spiegler-Kedem方程关联建立了纳滤膜荷电密度的计算方程.采用荷负电的NF270纳滤膜,实验研究了膜对NaCl溶液的截留特性,利用建立的荷电密度计算方程求得了NF270膜在NaCl浓度分别为2,8,21,50mol/m3时的荷电密度,并建立了该膜荷电密度与NaCl浓度间的关系式.将求得的荷电密度应用于DSPM模型,理论计算了膜对NaCl的截留性能,计算结果与实验结果相一致,表明所建立的荷电密度计算方程可作为一种求取纳滤膜荷电密度的快速方法.     

改性聚四氟乙烯膜在油田含油污水中的表面ζ电位和电荷密度

对油田含油污水中不同孔径的改性聚四氟乙烯膜的流动电位进行了实验研究.根据Helmholtz-Smoluchowski方程算出改性聚四氟乙烯膜的微孔表面ζ电位,再根据Gouy-Chapmann方程,估算出膜表面的电荷密度.并对油田含油污水中悬浮颗粒的ζ电位进行了测定.结果表明:改性聚四氟乙烯膜表面带有负电荷,表面Zeta电位稳定在-20mV左右,而污水中悬浮颗粒ζ电位也为负值.由于膜表面电荷的作用,使膜具有更强的截留悬浮物颗粒及抗污染能力.     

导体面电荷分布与表面典率半径的关系

导体面电荷分布与表面典率半径的关系罗长薰，梁斌（陕西师范大学物理学系，西安７１００６２；西北电业职工大学，西安７１００５４；第一作者，男，６５岁，教授）在静电学中，孤立导体表面电荷分布与其表面曲率半径有关．通常研究孤立导体面电荷分布与表面曲率半径的关...     

C原子在Cu(200)表面吸附的第一原理研究

采用第一原理密度泛函理论研究了C原子在Cu(200)表面吸附后的几何结构和电子结构,计算了C原子在Cu(200)表面的吸附能、Cu(200)表面的局部结构变化、表面电荷分布以及C原子吸附后的差分电荷密度。研究结果表明Cu(200)表面的Hollow位是C原子的最优吸附位,C原子与Cu原子之间形成化学键,在C原子和Cu表面之间存在电荷转移。     

R型半胱氨酸体系电荷转移百分数的理论计算

采用密度泛函理论中的CAM-B3LYP方法, 在6-31G(d)基组水平上优化气相条件下R型半胱氨酸(R-Cys)分子的几何构型, 理论研究电子激发过程中R-Cys体系片段间的电荷转移特征, 并基于弛豫与非弛豫激发态密度计算片段间的电荷转移百分数. 结果表明: 对于SH片段, S0到S3的电荷转移百分数为57.96%； 对于COOH片段, S0到S1~S5各激发态的电荷转移百分数均为负值, 二者电荷转移的定性结果一致； 对于NH2片段, S0到S1和S4的电荷转移百分数分别为6.98%和31.45%.     

1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的密度泛函研究

本文采用密度泛函理论B3LYP方法在6-31G(d)水平上,用Gaussian03程序对1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体进行了理论计算,几何优化得到两种旋光异构体,通过计算得到电荷分布、热力学参数、振动频率以及分子轨道参数,对优化结构的电荷特性、热力学性质、振动特性、分子轨道进行了综合分析。结果发现有一部分电荷从阴离子转移到阳离子,阴阳离子间共形成了5对氢键,使阴阳离子间的静电作用减弱,这是导致离子液体熔沸点低的一个重要原因;咪唑环上与甲基相连的N原子与甲基上H原子也有相互作用,此作用会影响到阴阳离子间的静电作用与氢键作用的强弱变化趋势,并且红外吸收比较强的C-H键都参与了氢键的形成。     

硬壁狭缝中流体密度分布的密度泛函理论

采用密度泛函展开理论对位于两硬壁之间的硬球流体有Lennard-Jones（J－J）流体密度分布进行了研究，并与计算机模拟结果进行了比较。对于硬球流体，理论值与模拟值相吻合，只有密度较高时在壁面附近略有差别；而对于L－J流体，当T^*很高时，理论计算和模拟的吻合程度接近于硬球流体，而当T^*偏代时，理论计算与模拟有较大差别。     

油酸钠在锡石(211)表面吸附的量子化学研究

通过密度泛函理论计算研究了油酸钠在锡石(211)表面上的吸附机理.通过模拟XRD图谱与实测XRD图谱验证了建立的锡石晶胞结构的合理性.收敛性测试结果表明,当锡石(211)表面结构厚度超过5.437×10^-10m,真空层深度大于10×10^-10m时,表面结构趋于稳定.吸附能计算显示H₂O和OH^-可以自发地吸附在(211)表面上,然而OL^-在(211)表面上的吸附能最低,可以取代被吸附的H₂O和OH^-.Mulliken电荷布局计算和差分电子密度分析表明,反应过程中油酸羧基中的两个O原子与锡石表面裸露的Sn原子之间通过化学键形成化学吸附,其中单键O与Sn原子形成的化学键键强更大.     

过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)掺杂对Mg17Al12合金结构的影响

【目的】提高镁铝(Mg-Al)合金材料的储氢性能。【方法】基于密度泛函理论的平面波赝势方法,对过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)掺杂Mg_(17)Al_(12)合金体系的生成焓、电子结构、态密度、电荷密度等进行理论计算研究。【结果】过渡金属元素X替代合金中Mg元素的能量较低,其中Ni的掺杂性能较好;Ni的加入改善了Mg_(17)Al_(12)的储氢性能。且随着Ni浓度的升高,Mg_(17)Al_(12)合金的体积逐渐减小,总态密度峰值依次增大。【结论】过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)的掺杂可使镁铝合金的稳定性得到提升,与实验结果相符。