电负性均衡原理在计算原子电荷分布中的应用

著名化学家Pauling提出的电负性概念,用以描写原子得失电子的能力,为讨论分子的各种性质时广泛引用.然而,电负性概念的精密的理论定义,却是近年来Parr等人用密度泛函理论表述出来的,从而使电负性的研究和应用有了新的进展.最近十几年,随着对生物大分子进行动力学计算机模拟的研究和发展,利用分子几何构型和原子电负性.直接计算分子中的原子电荷分布,受到人们的极大关注,研究并建立了一些方法和程序.其中     

分子轨道成键力的标度

在分子轨道理论中,分子轨道成键力和轨道能级、电负性、电荷分布等性质一样,是描述分子轨道性质的重要的物理概念。人们把分子轨道按成键作用的不同划分为成键轨道、非键轨道和反键轨道,并通过测定分子在电离后的键长、振动频率和离解能变化来确定分子各轨道的成键性质。     

从原子到晶体的材料硬度研究

基于单位体积的抓电子能量, 将硬度概念由原子硬度、离子硬度拓展到了键硬度, 在这三个微观层次上研究了材料硬度的本质. 研究发现, 材料的硬度与其组成原子或离子的硬度没有直接关系, 而与其组成化学键的硬度直接相关, 本质上取决于其单位体积组成化学键的抓电子能量, 并由此建立了鉴别宏观材料硬度的微观模型. 该工作有助于人们在原子水平上认识材料硬度的本质, 对于探索新型超硬材料具有重要的理论指导意义和实际应用价值.     

论金属键的本质

引言我们知道固体的结构和性能主要决定于组成固体的粒子(原子、分子、离子等)的结构和它们之间的相互作用力与热运动。因此,分析和研究组成固体的粒子的结构和它们之间的结合力及结合力的性质是固休物理最基本最重要的问题之一。当原子、分子、离子等通过结合力而形成固体时,我们就称为形成了固体键。由于组成粒子和结合力的不同,固体可以形成多种多样的键。我们已熟知,最简单最典型的固体键,不外有下列四种:     

先进材料的原子制造

为了实现更高效和更智能的产品和系统,需要发展更小尺度和更高精度的制造技术,以提高材料的性能、利用率和集成度.原子是物质的最小构筑基元,实现原子级精准制造(原子制造)能以最大的精度定制材料的结构和性质.原子制造能从物质世界底层(原子)出发进行制造,在此过程中,大量的新物质、新器件和新机理正在被发现.尽管原子制造尚处于起步阶段,但它是实现精准合成、定制材料性能的关键路线.本文首先从原子制造与传统制造的对比出发,阐明原子制造的内涵.接着以典型体系(包括单原子、团簇、二维材料和高熵合金)为例,从结构设计角度介绍材料的原子制造方法及科学原理.然后以量子信息技术、半导体器件和能源转化为应用场景,从物质的性质定制角度阐明原子制造的优势和价值.最后从发展兼具精准性和可批量性的原子制造方法、原子尺度机理探究、原子制造新材料和新器件等角度总结原子制造面临的挑战并展望未来发展.     

键能的计算及材料的电导性能

在本文中,报告用作者自己的电负性标计算键合原子上的净电荷,从而获得了计算键能的公式。还找到了材料电导性能与键能的经验规则。(1) 电荷分布的计算     

离子束辅助沉积碳氮薄膜的结构与性能

β-C_3N_4是人们根据理论计算而设计的一种目前在自然界尚未发现的新材料.β-C_3N_4具有类似于β-Si_3N_4化合物的晶体结构,其中碳原子为SP~3杂化结构,而氮原子呈现SP~2键原子组态.根据理论模型计算分析,β-C_3N_4应该有比金刚石更大的弹性模量和更高的硬度.β-C_3N_4所具有的结构与性能特征已引起了人们广泛的兴趣,对它将来的开发应用进行预测表明,β-C_3N_4化合物薄膜可望形成优于金刚石的既硬又光滑的新型膜系材料,并且有可能在航空航天等高技术领域获得重要的应用.     

新型材料和材料科学及其在现代科技、经济和社会发展中的作用

材料历来是人类进化的标志之一。七十年代就有人把材料与能源、信息一起称为现代文明的三大支柱,现在人们又把新材料、生物工程和信息作为新技术(产业)革命的重要标志。新材料引起了新技术的质的变化,同时也极大地影响着社会的变革和人民的生活。新材料的主要特点是:以科学为基础;其发展与新工艺、新技术有非常密切的关系;品种多,更新换代快;生产规模小。新材料的基础是材料科学。目前,新材料的发展越来越依赖于基础研究,依赖于知识。和其他各门科学一样,材料科学也是与技术密切结合在一起的;同时,材料科学是一门多学科交叉的科学,它涉及固体物理(凝聚态物理)、固体化学、物理化学、有机化学、冶金     

可调谐发光超分子体系研究取得新进展

配位络合驱动的超分子体系的设计、合成和性质研究是目前配位化学最活跃的研究领域之一,它涉及无机化学、物理化学、有机合成、晶体学等多学科领域;同时又是合成新型功能材料的有效途径.近年来,化学家们利用自组装概念合成了众多的配位络合驱动的超分子体系,并发现了一批具有新奇物理和化学性质的新材料,如分子识别、磁性、催化、发光、非线性光学、气体存储等方面的功能材料.     

拓扑量子材料的研究进展

拓扑量子材料近年来已经成为凝聚态物理领域研究的国际前沿课题。在过去的几十年中凝聚态物理学者对量子霍尔效应进行了广泛研究,提出了一种基于拓扑序的研究范式,并且将拓扑这一数学概念与能带理论相结合,成功将其引入到固体电子材料的理论、计算与实验研究之中。拓扑材料具有奇特的表面态和低能耗的电子输运等性质,这些效应是由于拓扑量子态受到严格的对称性保护,对于普通的材料杂质、缺陷或无序具有很高的鲁棒性,并可以通过量子调控或相变改变其拓扑性质。这一新兴研究领域为未来的电子材料和器件,乃至基于量子拓扑体系与计算的信息技术创新探索提供了多种可能。对整个材料学的发展而言,拓扑概念的引入使人们对物质的研究更加深入,并且开始使用更加先进的数学工具描述新材料的属性。文章从拓扑绝缘体和拓扑半金属等材料计算科学的角度探讨拓扑量子材料的一些基本概念以及近年来国内外的研究进展。     

合成压力对FeOOH纳米固体结构的影响研究

材料的性质是由材料的结构和内部的原子状态决定的.纳米固体也不例外,它的许多奇异性质就是由其内部独特的界面结构决定的.在纳米固体内部的界面上存在大量的不饱合配位原子,它们的键合形式多种多样,形成了独特的界面结构.由于压力作为纳米固体形成的必要手段能有效地改变其内部的界面结构,所以研究清楚压力对纳米固体结构的影响,无论是对它的基础研究还是具体应用都是很重要的.在本文中,我们用XRD和IR谱研究了成形压力对FeOOH纳米固体结构的影响.     

半导体物理研究的回顾与展望

半导体物理是凝聚态物理领域中的一个活跃分支,也是半导体科学技术发展的重要物理基础.半个多世纪以来,半导体物理自身不仅在晶态半导体、非晶态半导体、半导体表面、半导体超晶格、纳米半导体和有机半导体等领域中都获得了令世人瞩目的重大进展,而且它还是一系列新材料、新结构、新效应、新器件和新工艺产生的源泉,极大地丰富了凝聚态物理的研究内容和有力地促进了半导体科学技术的迅速发展.温故而知新.今天,我们重新认识它的发展规律与特点,对于把握半导体物理在21世纪的发展走向具有直接的现实指导意义.     

用超声化学方法产生超细非晶态铁微粒

超细金属微粒是新材料的重要部分,是一种在纳米级范围内研究的新的物理状态,具有与人们通常所认识的“块状”材料不同的新的物理、化学特性,以及崭新的应用前景.因此国际上在发展新材料的计划中,都瞄准这一新的纳米科技的前沿领域,并促使其研究、开发和应用迅速发展.纳米级金属微粒的制备方法很多,大致可分为物理、化学和综合方法等.发展较快的有激光气相法、激光加热蒸气法和红外多光子解离法.本文研究用超声化学方法产生非晶态铁微粒.非晶态铁可作为耐腐蚀涂料、高磁性记录密度材料以及用于制造电力变压铁     

第一、二周期元素的同核双原子分子(或离子)及其分子轨道键的参数分析

元素周期律对物性乃至键的性质,都有非常重要的影响。这里我们选取第一、二周期的元素键的参数以及同核双原子分子(或离子)的分子轨道参数,把这两种参数联合起来说     

关于一价、二价和三价、四价离子极化率的规律性

在文献[1]和[2]中,我们探讨了一价、二价离子极化率的定量关系,在这里将讨论一价、二价和三价、四价离子极化率统一的规律性我们发现一价、二价和三价、四价离子极化率可用下式求得:式中,a为极化率,r为离子半径,n为离子价数,x为原子的电负性,d为周期数,D_+为正价离子的族数,D_-为负价离子的族数,n_A为较小的离子价数,n_B为较大的离子价数,A=1.8是无量纲常数,x_H=2.1是氢原子的电负性。在这里电负性标度采用的都是Pauling值。     

电负性-图论-锁钥理论

早在1890年费希尔(Fischer)为了解释酶与底物反应的特殊专一性提出了一个锁钥理论。这个理论在说明酶与底物反应专一性方面取得了效果,现在在解释某些酶与底物反应现象时仍有作用。不过迄今为止尚未对上述理论作出过本质的说明。近年来尽管量子化学的计算有很大的发展,但是对酶分子这样大的原子集体进行计算是不可能的。电负性概念尽管是一个相当近似的概念,但是事实上证明:它在阐明很多化学性质上是很有用的。当然电负性概念亦不能直接应用到酶分子中去,这就要靠图论的概念来帮助,要     

在旋光半导体晶体中的光电效应

苏联科学院约飞技术物理研究所的阿斯宁、巴库等人发现了新的光电效应:当单色圆偏振光沿着旋光半导体碲晶体的光轴z(也是它的对称轴)入射时,在与z垂直的界面之间将产生光生电动势,它的大小与光的偏振程度成正比. 光生电动势的出现为碲晶体结构的特点所决定:它由螺旋形的原子键构成,键上原子间的距离为     

关于纳米技术的思考:从原子团簇基础研究到纳米技术应用探索

纳米技术的本质是在原子分子层次上,研究尺度在10~(-9)~10~(-7)米范围内物质的结构及物理、化学和生物性质所呈现的重要变化。其目的是对纳米尺度的物质进行操控,在探索其性质基础上构建自然界还没有的新材料和新器件。     

聚甲基丙烯酸甲脂的热膨胀系数的计算

对高聚物的各种物理常数的计算,有助于对高聚物性质作进一步了解.链节是组成高分子链的基本单元.链节内不同的众多原子的复杂运动,以及不同链节之间的相互作用,使高聚物表现出不同的性质.仿文献[1],引入等效原子概念,采用似谐振子模型,对聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)作一处理.     

芳香族羟肟-过渡金属络合物的X光电子能谱研究

X光电子能谱(ESCA)是研究络合物结构的重要物理方法。根据参与配位的原子在络合前后电子结合能(E_b)的变化,可判断络合物中是否形成配价键以及确定参与配位原子的性质(给予体或接受体)。此外,配位体分子中取代基性质对配位原子电荷密度的影响,在E_b值