金属离子调控荷质协同传递

荷质协同传递是一类广泛存在的电荷迁移现象.特别是在复杂的生物环境中,表现出了许多迷人的协同迁移特征.它不仅参与一切正常的生理代谢过程,而且还与蛋白质、DNA等生物大分子的损伤以及病变机制密切相关,并且敏感地依赖于各类环境因素.因此阐明各类环境下质子电子迁移的协同性对认识相关的生命过程机制具有重要意义.目前,利用各种手段人们已经探明了诸多荷质协同转移特征,并被用于解释蛋白质氧化损伤、DNA电荷传导、转录与复制等过程.这类荷质协同转移原理对仿生功能材料及纳米分子器件的设计也具有很好的应用价值.另外,在各类有机体内,金属离子是很重要的一类组分,并且在调节活性中心的生物功能方面起着至关重要的作用.尤其,最近的研究发现金属或它们的配合物能够有效地调节电子转移的途径和速率.另一     

金属离子的能量半径及其应用

大家早已知道,一个具有8-电子外壳的金属离子(以下简称惰型金属离子),与一个非惰性气体原子外电子壳结构的金属离子(以下简称非惰型金属离子),尽管它们彼此具有相同的电荷和相近的半径,其所表现的性质(如其盐的点阵能、离子的水合热等)往往相差较大。因此仅用离子的电荷、半径,统一比较它们的性质是困难的。本文提出金属离子的能量半径,尝试应用金属离子的能量半径和电荷,在一定范围内,可以将上述两类离子统一起来比较它们的性质。     

缩聚丁二酮

由于有机半导体的研究,在理論上将有助于解释有机固体中电子迁移机制和生物体內能量轉移过程的本貭,同时在寻找有机固体中电子轉移的应用上将可能有新的貢献,因此近年来引起了科学界的很大重視。一般认为,有机物貭的特殊电磁性能的出現决定于有机分子中共軛結构的存在,且当共軛体系越大,π电子数目越多时,这些性能表現得就越明显。因而从具有大共軛結构的高分子化合物中寻找具有特殊电磁性能的材料是一个很有希望的途径。近一、二年来,国际上在这方面进行了大量的     

在蛋白质分子中激发的孤立子的热力学特性

在生命体中关于ATP水解作用所释放的能量的传递问题一直是人们十分关注、但又未解决的重大问题.70年代Davydov提出了一个孤立子模型,认为所释放的这个能量引起了蛋白质分子的局域性涨落和结构畸变,导致氨基酸残基中的内部激发(激子)和分子链的振动的相互作用而“自陷”成一个孤立子,保持自己的能量、动量和其它准粒子特性不变地沿蛋白质分子运动过一段宏观距离.至此以后,许多人广泛深入地研究了这个问题.但近几年研究发现,     

掺硅对封闭碳纳米管尖端几何及电子结构影响的第一原理研究

采用第一原理DMol方法研究了碳纳米管(CNT)尖端替代式掺Si对于几何结构及电子结构的影响. 计算结果表明掺Si引入掺杂态, 使管端整体局域态密度在费米能级附近有很大提高, 在管端形成利于电荷积聚的原子尺度尖区, 且发现加电场将使管端局域态密度图中的空态能级向费米能级以下移动. 基于本文的电子态密度计算可预期碳纳米管顶端掺Si有利于场致电子发射特性.     

封面说明

<正>在半导体中注入自旋形成兼具电荷属性和自旋特性的稀磁半导体可以制成自旋阀、自旋二极管、高密度非易失性存储器以及磁感应器等新型的功能器件,具有诱人的应用前景.但是向传统的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中掺杂存在两点不足.首先,传统的稀磁半导体在引入自旋的同时也引入了载流子,这种自旋和电荷的捆绑效应严重制约了电性和磁性的调控维度.其次,基于掺杂中的不等价代     

半导体量子点与谐振腔杂化系统的强耦合

量子比特的可扩展性是实现实用量子计算机的前提.利用微波谐振腔中的光子作为媒介实现非局域量子比特间的长程耦合与信息交换,为固态量子计算提供了一种重要的大规模扩展方案.然而由于外界噪声大、耦合强度弱等各种因素限制,在前期实验中半导体量子比特一直未能实现与微波光子间的有效信息交换,亦即未能实现比特与光子间的强耦合.近年来,随着实验上半导体量子比特的性能优化及高阻抗微波谐振腔的应用,利用微波谐振腔耦合半导体量子比特取得一系列重要突破,电荷和自旋量子比特与腔的强耦合均已实现,量子比特间的耦合距离也得到极大扩展.本文围绕半导体量子点-微波谐振腔杂化系统,简要介绍实现量子比特与微波光子强耦合的原理、实验实现及进展.     

黑电气石中的电子非局域化和次近邻效应

热激活电子非局域化和次近邻效应是矿物化学中最令人感兴趣和最活跃的领域。具有电子非局域化的矿物经常表现出反常的光学和其它物理性质。它们的穆斯堡尔谱常常显示出一些在Fe~(2+)或Fe~(3+)独立存在时所不能发现的新的特征。已经在赤铁矿-钛铁矿固溶体、黑柱石、迪尔石和Fe-Ti石榴石的穆斯堡尔谱中观测到这种现象。矿物中次近邻效应是     

1T-TaS_2相变的磁场效应研究

1T-TaS_2是一种准二维化合物,由于电子-声子的相互作用,在温度600—180K间相继发生金属态-非公度(IC)-近公度(NC)-可公度(CC)电荷密度波态等一系列相变.相变过程中发生了电荷密度波(CDW)的形成及其调制波矢的改变.由于CDW在Fermi面处形成一能隙,构成一近似闭合的电子结构,使1T-TaS_2呈半导体电导特性和抗磁性.在准一维化合物研究中已经观察到:由于磁场与Fermi面附近的电子强烈耦合,导致Fermi面变形和新相变的出     

大分子和凝聚相体系的快速量子化学计算:普适的基于能量的分块方法的发展和应用

大分子和凝聚相体系的量子化学计算是理论化学的挑战之一,为了处理实验研究中越来越复杂的体系,线性标度的量子化学方法发展一直是理论研究的热点.由于简单有效且易于推广,基于能量的分块方法近十几年来得到较快的发展.本文主要介绍本课题组的普适的基于能量的分块量子化学方法的发展和应用,包括大体系的基态能量、结构和性质、局域激发态的计算方法及周期性体系的算法.该方法有望应用于多种类型的大体系(包括团簇、超分子、生物体系、分子晶体和溶液等)的能量、结构、振动光谱、核磁化学位移及电子吸收光谱等性质的计算.     

能量从零到有限值连续变化的中子迁移算子的谱

迁移理论中,迁移算子占优本征值的严格占优性是研究时间相关迁移系统长时间渐近行为的关键。对真空包围有界凸体内的中子迁移算子,当能量零隔离时此问题早已解决,但能量下界为零时的非均匀介质情形只在特殊条件下获得结果。本文将对一般情形讨论这个问     

利用红荧烯激子能量共振分析三重态激子-电荷作用的磁电导机制

为了研究三重态激子与电荷作用(triplet-charge interaction,TCI)产生磁电导(magneto-conductance,MC)的原因,分别用Al,Li F/Al和Ca等不同功函数的金属作为阴极制作了一系列红荧烯(rubrene)型有机发光器件.在室温下Al电极器件中出现了随磁场增加单调下降的负MC.器件的电流-电压特征曲线表明,Al电极器件中空穴为多余载流子,电子注入困难易形成陷阱电荷.利用rubrene中单重态激子(singlet,S)和三重态激子(triplet,T)的能量共振改变S激子裂变(STT)和T激子聚变(TTA)来调控T激子的比率,并通过更换阴极来改变电子注入势垒高度从而调控电荷(charge,C)的浓度,最终实现对TCI的调控.调控结果表明,Al电极器件中负的MC不应该是T激子与多余空穴通过解离或者散射通道的TCI引起的,而是T与陷阱中的束缚电子通过TCI的去陷阱(T+C_t→S_0+C)通道淬灭导致的.另外,载流子注入较为平衡的Li F/Al和Ca电极器件的MC比Al电极器件的小1个量级,且随磁场的增加先减小后增大,这并非是因为平衡注入器件内的TCI弱,而是由于器件内rubrene功能层中的陷阱容易被电子占满,TCI去陷阱淬灭通道和陷阱捕获淬灭通道对电流的影响变低.因此,载流子陷阱在TCI的磁效应中具有重要地位,使有机功能层中的陷阱尽量多且不易被载流子占满是利用TCI磁效应的重要方向.     

热处理对表面包覆纳米In2O3有机溶胶光学性质的影响

1983年美国Hugles研究所的Jain和Lind在市售的半导体微晶掺杂的滤波玻璃中发现了半导体纳米材料大的三阶非线性效应和超快速的时间响应.从此半导体纳米材料作为一种新的非线性光学材料引起了科学界的瞩目,对它的研究也蓬勃开展起来.体相In_2O_3是一类具有较大非共振三阶光学非线性的无机材料(λ=1.9μm,x~(3)=1700×10~(-15)esu.为了研究其在纳米尺度下光学非线性的变化和寻找高光学非线性的半导体纳米材料,我们采用热水解法合成了表面包覆有硬脂酸的纳米In_2O_3有机溶胶体系.采用表面包覆是基于以下两方面的考虑:首先,纳米材料由于其微小的颗粒和大的表面积,是热动力学上不     

复合银团簇的磁性研究

团簇是一种介于原子与块体的中间相,它具有独特的物理、化学性质。对团簇的研究不仅可以探索物质的结构和性质从原子一分子一团簇一超微粒一块体的演化规律,而且也是构成微电子器件应用的基础。为了从原子水平上设计和控制材料的结构和磁性,近年来人们把越来越多的注意力从单一元素构成的团簇转移到由多种元素构成的复合团簇上。在团簇的研究中,磁性是一个重要而有趣的研究课题,对它的研究可以探索孤立原子中的局域电子如何随团簇中的原子数的增加而成为非局域的,以及固体中的巡游磁性是如何发生的。     

局域性和de Broglie方程

非局域性具体表现在三个方面:(1)不承认物质粒子的质量和能量(全部或大部分)局限于一小范围内,即粒子是“不成形”的;(2)允许信号传播速度可以超过光速,因而有时将“超光速”作为非局域性的一种狭义表述;(3)空间分离事件具有相关性,这种相关性包含了Bohr“整体性”的全部内容.在这三方面中,“相关性”是最主要的特点。     

分子电子学

1940年代以来,半导体工业对无机材料进行了广泛的研究,但对有机材料尚很少了解。有机分子的种类比无机材料多得多,而具有特殊性质的新分子比新的半导体容易产生。现今,虽然大多数电子或光学器件仍是由无机材料制成,但有机材料已开始在电子学中起着愈来愈大的作用:如液晶制成的显示器,能响应化学反应电活性的金属有机化合物制成的传感器和光敏聚合物制成的光盘。用有机材料制造电子器件的研究正在形成一门新的学科——分子电子学。分子电子学研究者认为,所研制的有机材料可以取代现今固体电子学所具有的某些信息处理功     

分子内电子转移溶剂重组能计算的一种新方法

根据电磁理论和球孔穴近似，通过解在边界条件限制下的电势方程，得到非平衡和平衡溶剂化条件下体系的Gibbs自由能。在处理非平衡溶剂化问题时，考虑到溶剂分子取向极化对电子转移的慢响应，将平衡溶剂化取向极化产生的面电荷作为非平衡条件下的固定电荷处理，从而得到溶剂重组能的解析表达式。将这种新方法运用到一些电子转移体系，NO^ /NO,NO2^ /NO2,NO2^ /NO,获得了这些络合物中电子转移的溶剂重组能。     

激光相干合成分子的局域化振动

选键反应是激光化学多年来研究的主题之一,局域模振动激发的振动中介反应和化学反应通道的激光相干控制分别代表了该领域的两个主要方面,其中局域化振动(局域模激发)对选键反应的影响已在HOD分子的光解与双分子反应实验中得到了证实.分子低能量的本征振动为简正振动,在高激发态由于振动的非谐性使分子出现局域化本     

某些无机盐在ZnO-H_2O分散体系中光反应的研究

众所周知,含半导体粉末的多相体系吸收了一定能量的光子,便会在半导体的导带与价带中产生电子空穴对。它们与半导体周围的介质以各种方式发生电荷转移而产生各种不同的活泼中间体。这类光化学反应与太阳能利用、光催化、污物的光降解以及成像体系有关,因此引起人们极大的关注。     

一个改进的低能电子散射Monte Carlo计算方法

低能电子在固体中散射理论和计算方法研究,为电子显微学和电子束曝光等领域的发展提供了基础。入射电子能量为几十个keV数量级时,基于Rutherford-Bethe理论的Monte Carlo模拟计算方法成功地解决了上述课题中的一系列难题。Rutherford-Bethe模型计算方便,容易拓展到多元、多层介质中复杂电子散射模拟。然而,当电子能量降至几个keV或更低时,由波恩近似导出的Rutherford散射截面和Bethe连续能量损失公式均不适用。我们用Monte Carlo直接模拟的方法描述电子在固体中发生的弹性散射和非弹性散射主要激发过程,使模拟计算能延续到较低能量范围。但该方法计算十分繁复,应用于多元组分介质计算量非常大。Kotera,Murata等采用Kanaya-Okayama方程计算低能电子非弹性散射能量损失,将Rutherford-Bethe模型拓展到低能范围。Kanaya-Okayama方程中有两个待定参数需在计算中调整确定,他们的计算方法未表明具有普适性。