苝四甲酸二酐PTCDA分子基态和激发态的密度泛函理论

利用密度泛函理论研究了PTCDA分子,计算并讨论了PTCDA分子的稳定几何构型、电子结构与前线轨道能级、激发态能隙（HOMO-LOMOgap）,并对于基态与激发态的能级做了一定的比较。结果表明,PTCDA是一种平面分子,其吸收光谱集中在紫外波段,HOMO、LUMO能隙约为2．5eV。     

过硫化氢分子HSSH及过硫化氢离子HSSH+的密度泛函理论研究

为了丰富过硫化氢分子和过硫化氢一价阳离子的电子基态和激发态的信息,采用量子化学中密度泛函理论的B3LYP 方法, 使用6-311++g(3df, 3pd)基组, 对其进行了研究。计算得到了过硫化氢分子HSSH基态和过硫化氢离子HSSH+基态及激发态的平衡构型、光谱常数、总能量和零点振动能。计算表明过硫化氢中性分子是长对称陀螺分子,二面角为90.66°,具有C2对称性,而过硫化氢离子HSSH+有顺式（二面角为0°）和反式（二面角为180°）两种稳定的异构体,反式结构基态能量比顺式结构基态能量低0.129eV。此外计算还得到了过硫化氢离子HSSH+两种异构体的基态和激发态的电子结构。     

过硫化氢分子及过硫化氢离子低电子态的理论研究

为了丰富过硫化氢分子和过硫化氢一价阳离子的电子基态和激发态的信息,采用量子化学中密度泛函理论的B3LYP方法,使用6-311++g(3df,3pd)基组,对其进行了研究。计算得到了过硫化氢分子HSSH基态和过硫化氢离子HSSH+基态及激发态的平衡构型、光谱常数、总能量和零点振动能。计算表明:过硫化氢中性分子是长对称陀螺分子,二面角为90.66°,具有C_2对称性,而过硫化氢离子HSSH+有顺式(二面角为0°)和反式(二面角为180°)两种稳定的异构体,反式结构基态能量比顺式结构基态能量低0.129 e V;此外计算还得到了过硫化氢离子HSSH+两种异构体的基态和激发态的电子结构。     

镧系荧光探针DATTA-Eu~(3+)光诱导电子转移机理的理论计算

含有镧系金属铕的DATTA-Eu~(3+)络合物是基于光诱导电子转移(PET)的荧光探针分子,能够高灵敏、高选择性地监控一氧化氮.应用含时密度泛函理论计算方法研究该探针分子的荧光开-关效应和PET机理.结果表明:联三吡啶分子作为配体和荧光母体,受光激发后发生HOMO到LUMO的电子跃迁,由于与其共价相连的邻二氨基苯氧基团的HOMO轨道能级高于联三吡啶HOMO轨道能级,能够将电子转移到单电子占据的联三吡啶HOMO轨道,使激发态电子无法正常回落,阻断了能量向中心Eu~(3+)离子的转移,无法产生铕的特征荧光.当邻二氨基苯氧基团与NO反应生成苯并三唑后,其HOMO轨道能级降低,PET过程被阻断,联三吡啶返回基态时将能量转移到Eu~(3+)离子而产生铕的特征荧光.     

咔唑及其衍生物的电子光谱的理论研究

采用DFT//B3LYP方法,在6-31G基组上对咔唑及其衍生物基态结构进行了优化.计算得到键长、键角、HOMO、LUMO能级.在基态几何优化基础上,用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了吸收光谱,并分析了取代基对咔唑的影响及变化规律.计算结果表明:取代基对键长、键角的影响很小;供电子基使得HOMO和LUMO轨道能量...     

密度泛函研究荧光染料对氟离子的识别机理

硝基取代的苯基蒽咪哒唑二酮分子PADH可很好地识别氟离子并呈现比率荧光变化.本文运用密度泛函理论研究了染料分子PADH的识别机理.基态和激发态几何优化显示在氢键形成的位置基态和激发态结构参数变化明显;光谱计算和轨道分析得出氟离子复合物PAD-HF的HOMO和LUMO轨道能隙介于PADH和阴离子PAD~-之间;势能曲线计算可知,染料PAD-HF随着N—H键长的增长,PAD-HF有着极低的跨越能垒.以上结果解释了染料分子PADH识别氟离子机理以及比率荧光现象.     

Uub(Z = 112)和Hg(Z = 80)元素的原子结构和激发态性质

在全相对论理论框架下, 通过细致考虑电子关联效应和Breit相互作用, 计算了Uub(Z = 112)和Hg(Z = 80)原子的激发态结构、共振吸收振子强度及其一价和二价离子的基态. 通过与同族Hg元素的比较, 进一步分析了相对论效应和电子关联效应对Uub元素的价轨道性质、激发态结构及一价和二价离子的基态的影响, 并预言了Uub元素的两个可能被实验观测到的共振态的能级位置和吸收振子强度.     

外电场作用下MgH分子性质及光谱特性

采用不同方法和基组,对MgH分子的基态结构进行优化计算,将计算结果与实验值进行比较,最终选取MP2方法和6-311++G(2d,2p)基组,获得不同强度外电场对MgH分子基态键长、电荷布局、能量、偶极矩、最高占据轨道(HOMO)能级和最低空轨道(LUMO)能级及能隙(Eg)、振动频率和红外光谱强度等物理性质的影响.结果表明,MgH分子性质及光谱对外电场的大小和方向有明显依赖关系.随着正向外电场的增大,分子键长逐渐减小; Mg原子和H原子周围电荷布居数减小;总能量先升高后降低,在F=0.01a. u.时能量达到最大为-5 446.275 1 e V,偶极距先减小后又增大,HOMO能减小,LUMO能和能隙先增后减,谐振频率出现红移而强度减弱,其结果对研究双原子分子的光谱特性具有重要意义.     

用HMO法解释电子跃迁中的溶剂效应

用Ｈｕｃｋｅｌ分子轨道法计算丙烯醛分子基态和激发态的能量及基态与激发态的偶极矩，结合极性溶剂与丙烯醛的分子间作用力，得出丙烯醛分子在极性溶剂中电子跃迁能量变化．结果表明：ｎ→π＊跃迁时ΔＥ极＞ΔＥ非；π→π＊跃迁时ΔＥ非＞ΔＥ极，与实验结果相符合     

吡啶光氯化反应的量子化学研究(1)──PM3计算吡啶静态结构和氯代位置

用半经验量子化学程序ＰＭ３对吡啶分子基态及第一激发态做了结构全优化计算,得到吡啶基态及第一激发态的分子轨道和其相应的能量,同时得到吡啶环各碳原子的电荷密度、成键度和自由价． 计算结果表明, Ｃｌ·与吡啶基态分子发生取代反应,优先生成２－氯吡啶,Ｃｌ·与吡啶激发态分子反应,优先生成４－氯吡啶．     

单体苏氨酸分子和离子体系的激发态特性

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法, 在6-311+G(2-df)基组水平上优化单体苏氨酸(Thr)分子和离子体系的基态稳定几何构型, 并用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究隐式溶剂乙醇下单体Thr分子和离子体系各激发态的特性. 结果表明： 随着分子捕获电子数目的增加, 体系的能带 略减小； 单体Thr^2-体系的S1~S10激发态均由占据轨道MO33得到； 该体系的Rydberg激发特性较好, 捕获电子离子体系的激发态激发模式发生了显著变化.     

丝氨酸手性分子与离子单重低激发态特性的理论计算

采用密度泛函理论(DFT)中的B3P86方法, 在6-311++G(-d,p-)基组水平上优化手性左旋体丝氨酸(S-Ser)分子、 正负一价离子、 负二价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, 计算手性S Ser分子及S-Ser-2-轨道跃迁等单重低激发态特性. 结果表明： 手性S-Ser分子和S-Ser-2-结构参数随分子体系俘获电子数目的增加而发生变化, 其中键长R变化最明显; 分子轨道(MO)结合自然跃迁轨道(NTO)特征分析法可较好地描述手性S Ser体系各激发态的电子激发特性, 对Rydberg激发特征指认效果较好.     

丝氨酸手性分子与离子单重低激发态特性的理论计算

采用密度泛函理论(DFT)中的B3P86方法, 在6-311++G(-d,p-)基组水平上优化手性左旋体丝氨酸(S-Ser)分子、 正负一价离子、 负二价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, 计算手性S Ser分子及S-Ser-2-轨道跃迁等单重低激发态特性. 结果表明： 手性S-Ser分子和S-Ser-2-结构参数随分子体系俘获电子数目的增加而发生变化, 其中键长R变化最明显; 分子轨道(MO)结合自然跃迁轨道(NTO)特征分析法可较好地描述手性S Ser体系各激发态的电子激发特性, 对Rydberg激发特征指认效果较好.     

基于分子轨道隐式溶剂H2O下苏氨酸的电荷转移

基于分子轨道（MO）和自然跃迁轨道（NTO）成分计算分子片段间的电荷转移. 先用密度泛函理论(DFT)中的CAM-B3LYP方法, 在6-31G(d)基组水平上优化隐式溶剂H₂O下苏氨酸（Thr）分子的几何构型，  再在相同理论方法下进行含时密度泛函理论(TDDFT)的电子激发计算, 给出隐式溶剂H₂O下Thr分子体系电子激发过程中片段间电荷转移特征的对比结果. 结果表明： 在S1~S5激发态中, 仅S2中有一对MO32→MO33跃迁轨道占绝对优势, 可通过分析该轨道的成分讨论电荷转移； 其他激发态可通过NTO分析方法讨论电荷转移； S0向激发态S1,S3和S4电荷转移的主要贡献为NTO32→NTO33轨道, 与Hirshfeld和Becke方法的定性结果一致, 定量结果略有差别.     

基于分子轨道隐式溶剂H2O下苏氨酸的电荷转移

基于分子轨道（MO）和自然跃迁轨道（NTO）成分计算分子片段间的电荷转移. 先用密度泛函理论(DFT)中的CAM-B3LYP方法, 在6-31G(d)基组水平上优化隐式溶剂H₂O下苏氨酸（Thr）分子的几何构型,  再在相同理论方法下进行含时密度泛函理论(TDDFT)的电子激发计算, 给出隐式溶剂H₂O下Thr分子体系电子激发过程中片段间电荷转移特征的对比结果. 结果表明： 在S1~S5激发态中, 仅S2中有一对MO32→MO33跃迁轨道占绝对优势, 可通过分析该轨道的成分讨论电荷转移; 其他激发态可通过NTO分析方法讨论电荷转移; S0向激发态S1,S3和S4电荷转移的主要贡献为NTO32→NTO33轨道, 与Hirshfeld和Becke方法的定性结果一致, 定量结果略有差别.     

气相半胱氨酸分子与带电离子的低激发态特性

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法, 在6-311++G(-d,p-)基组水平上, 对气相单体半胱氨酸(Cys)分子及离子的基态稳定几何构型进行优化, 并用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法, 得到气相单体Cys分子和Cys^2-离子的低激发态特性. 结果表明： 随着分子捕获电子数目的增加, 体系的能量逐渐增加, S1激发态与基态能量的差值Δ E明显减小, 分子的荧光波长由239.35 nm增至1 895.82 nm, S7激发态的电子跃迁轨道数减少.     

Solvent effects of photoinduced electron transfer reactions of triplet fluorenone with amines

The property of the lowest excited triplet state of fluorenone (FL) in acetonitrile, ethyl acetate, toluene, cyclohexane has been investigated using time-resolved laser flash photolysis. The appearances of the corresponding cation radicals and anion radicals suggest that the electron transfer reaction occurs between ³FL* and amines. Experimental results show a decrease in the quenching rate constants along with reducing solvent polarity. The change of quenching rate constants of the FL excited triplet with the three N,N-dimethylaniline derivatives are explained using the Hammett constant.     

激发波长为514.5 nm的NO2分子激光诱导荧光光谱

以皮秒Nd:YAG激光器的3倍频输出(355nm)泵浦光学参量产生/放大器(OPG/OPA),由其输出的514.5 nm的激光作为激发源,在室温下,对NO2分子在低气压情况下进行了激光诱导荧光研究.获得了在530～680 nm范围内的振动序列,将其归属为由第1电子激发态A2B2态向基电子态X2A1态不同振动态的跃迁,由此得到对称振动模式和角振动模式的谐振频率,分别为ω1=1 309.17 cm-1和ω2=747.05 cm-1.     

Single crystals of an ionic anthracene aggregate with a triplet ground state

Crystalline supramolecular aggregates consisting of charged organic molecules, held together through metal-cluster-mediated Coulomb interactions, have attracted interest owing to their unusual structural, chemical and electronic properties. Aggregates containing metal cation clusters 'wrapped' by lipophilic molecular anions have, for example, been shown to be kinetically stable and soluble in nonpolar liquids such as saturated hydrocarbons. The formation of supramolecular aggregates can even be exploited to generate aromatic hydrocarbons that carry four negative charges and crystallize in the form of organic poly(metal cation) clusters or helical polymers. Here we report the anaerobic crystallization of an ionic organic aggregate--a contact ion septuple consisting of a fourfold negatively charged 'tripledecker' of three anthracene molecules bridged by four solvated potassium cations. Its electronic ground state is shown experimentally, using temperature-dependent electron paramagnetic resonance spectroscopy, to be a triplet. Although the spins in this biradical ionic solid are separated by a considerable distance, density functional theory calculations indicate that the triplet ground state is 84 kJ mol(-1) more stable than the first excited singlet state. We expect that the successful crystallization of the ionic solid we report here, and that of a covalent organic compound with a triplet ground state at room temperature, will stimulate further attempts to develop new triplet-ground-state materials for practical use.