改变水分子簇的结构及诱发的生物效应研究

概述了水分子簇理论研究的基本状况,以及改变水分子团簇结构的4种方法,包括外加磁场、外加电场、激光辐射以及直接加热法;最后简要介绍了改变水分子团簇结构所诱发的生物效应.     

水分子簇结构改变的分子动力学

为揭示水分子团簇形成的理论，在制备具有生物功能的六环结构水的工作基础上，应用量子力学的理论方法，对单个水分子转动惯量进行模拟计算。结果表明，当水分子的键长、键角和偶极矩发生变化时，其转动能谱也随之变化。用分子动力学方法分析了水分子簇微观结构改变后的六环水中原子运动方式，从理论上证明了六环结构水具有稳定存在的动力学特征。     

微波对水分子团簇结构影响的探究

研究了水的团簇结构及其经微波辐照后对其结构所产生的影响,得出了微波能够较好地改变水分子的团簇结构,使其较大的分子团变小的结论.另外,阐述了经微波作用后水的特殊性质和水所具有的功能.     

小金团簇的基态结构和能量

应用遗传算法和Gupta势对小金团簇的结构进行了优化计算，分析讨论了基态结构和能量随团簇尺寸的变化规律，发展Au13为二十面体以及Ann在n≥16时呈现非晶无序结构的特征。     

不同大小的Co和Ni团簇性质的理论计算

在密度泛函理论的基础上 ,对不同大小的三个Ni和三个Co团簇的电子结构进行了全电子、全势场计算 ,得到了团簇的电子结构 .计算结果显示 ,钴、镍团簇的金属性和铁磁性不随团簇大小改变 .由于电荷转移现象 ,钴、镍团簇的最外层原子表现出正离子性 ,且各层原子的自旋磁矩从最外层到里层呈现大小交替变化现象 .团簇单原子平均磁矩随团簇大小的变化与实验结果符合     

碱金属离子对SDS-PEG软团簇形成边界的影响及其在软团簇上的缔合量

采用超滤法和原子吸收分光光度法对外加碱金属(锂、钠或钾)硫酸盐的十二烷基硫酸钠一聚乙二醇软团簇体系进行研究，实验结果表明，其超滤曲线与表面张力曲线相似，也存在双拐点(c1和c2)，且c1随外加电解质浓度增加而降低，c2随外加电解质浓度增加而增加，因而软团簇形成的边界随外加电解质浓度增加而变宽，表明十二烷基硫酸钠与聚乙二醇间具有更显著的团簇化作用，外加碱金属(锂或钾)离子在软团簇上的缔合量与软团簇中表面活性离子含量之比随该金属离子的浓度增加而增加，在相同外加碱离子浓度下，钾离子在软团簇上的缔合量大于锂离子在软团簇上的缔合量，这是由于锂水合离子半径较钾水合离子半径大的缘故。     

微波的生物非热效应的机理研究

水分子是极性分子，水分子之间存在的电偶圾相互作用，使它们以氢键的形式相互偶联在一起，形成水的团簇结构，且这种结构是一种动态结合．在微波场的作用下，水分子将发生取向极化，其转动频率恰在微波频率范围内，因此，原来较大的水分集团变小．甚至产生单个的水分子．以微波与微生物水相互作用的实验数据为基础，研究了微波与生物体相互作用时可以产生的两种效应，即热效应和非热效应．提出了非热效应是微波作用于生物的主要效应．并对微波与生物体的作用机制给予了解释。     

精确尺寸巯基保护贵金属纳米团簇的合成进展

金属纳米团簇作为凝聚态物质的初始形态之一,在金属原子/分子化合物向金属纳米颗粒形成的过程中起着桥梁作用.因其具有量子局限效应,团簇往往表现出特异的光学、催化等性质.近几十年来的研究发现,单个原子的改变会对团簇的几何结构以及电子结构产生显著的影响.同时,精确的结构可以有效地建立结构与性质之间的关系.因此,合成具有精确结构的纳米团簇在近年来受到广泛关注.笔者对巯基保护精确结构金属纳米团簇合成方法的建立以及发展进行了综述.     

水溶液分子对赖氨酸电子结构的等效势

要可靠计算在水溶液中的蛋白质分子的电子结构, 需要构造水溶液分子对蛋白质分子电子结构的等效势. 赖氨酸属于亲水的氨基酸, 在中性水溶液中带正电荷(Lys⁺). 通过基于密度泛函理论的第一性原理、全电子、从头计算, 构造了水溶液分子对赖氨酸(Lys⁺)电子结构的等效势. 首先用“自由团簇计算法”计算了一个含赖氨酸和水分子系统的电子结构, 通过调节水分子的空间位置, 求得能量最低的赖氨酸与水分子的相对空间构型. 然后以此空间构型为基础, 用“团簇埋入自洽计算法”计算赖氨酸在以水分子为外势条件下的电子结构. 最后再用“团簇埋入自洽计算法”计算赖氨酸在用偶极子代替水分子时的电子结构, 调节偶极子的极矩和位置, 使得以偶极子为外势和以水分子为外势的赖氨酸的电子结构尽量接近, 即得到了用偶极子势模拟的水溶液分子对赖氨酸(Lys⁺)的等效势. 计算结果显示, 水溶液分子对赖氨酸电子结构的主要影响是使各能级整体上移了约0.5032 eV, 并使Fermi面上的能隙增大了89%. 简单的偶极子势可以模拟水溶液分子对赖氨酸电子结构的影响.     

小尺寸Au-Ag合金团簇稳定结构的模拟研究

采用微正则分子动力学方法模拟了原子数N=80的7种Au-Ag合金团簇（按原子数比例不同），得到团簇势能随温度变化关系．结果表明，降温速度对团簇结构的势能影响很大，冷却速度较慢的情况下，形成的团簇势能较低，结构相对稳定．采用相同的降温速度模拟了N=144的7种Au-Ag合金团簇的这种稳定结构，得出各种原子数比例不同的合金团簇的稳定结构具有一定的相似性．     

Fen(n=2～20)团簇的结构、电子和磁性对大小的依赖

使用紧束缚（TB）多体势和遗传算法（GA），计算了Fen（m=2～20）团簇的基态结构．从优化结构出发，使用自洽的紧束缚3d、4s、4p模型哈密顿，计算了每原子平均磁矩风和向上与向下自旋电子态密度DOS．对小（n≤6）的团簇，Fen的平衡结构非常类似于惰性气体团簇，与硬球堆积相一致．7～12个原子团簇的结构由二十面体的骨架——五角环组成．14～19个原子团簇形成六角环形结构．所计算的所有团簇的风都大于块体值，并随着团簇增大缓慢地非单调性地减小．平均配位数、团簇中局域配位数的分布和spd杂化都是影响电子和磁学特性的重要因素．     

奇数类富勒烯团簇结构的遗传算法和密度泛函理论研究

用遗传算法(GA)和密度泛函理论(DFT)相结合的方法，对实验中所观察到的奇数高碳团簇(C51～C59)及相关的含Rh富勒烯团簇的结构进行了计算，首先利用遗传算法对奇数高碳团簇C51～C59的结构进行搜索，找出其最低能量结构，然后在此基础上利用B3LYP／3—21G方法对相应的奇数高碳团簇结构进行再优化，利用遗传算法得到了比已报道的能量更低的奇数高碳团簇C51～C59的基态结构，计算所得的奇数高碳团簇具有准笼状类富勒烯结构，其最低能量异构体都含有一个两配位的碳原子，在金属富勒烯C14Rh的结构中，Rh原子取代C55上两配位的碳原子而形成取代型类富勒烯结构。对奇数高碳团簇及含Rh富勒烯团簇的结合能和结构参数进行了计算，还讨论了奇数高碳团簇异构体的结构随能量的变化。     

小Al-Ni合金团簇的结构

本文连用了基于紧束鳟模型的Gupta多体势,采用遗传算法研究了团簇的原子数目为13和19以及21的Al-Ni混合团簇的基态构形.将Al团簇中的一个或多个Al原子替其成Ni原子,Aln团簇的基态构形转化为象Ni团簇一样规则的,具有高对称性的结构.当替换的Ni原子数目增加时,混合团簇会形成一些复杂结构.     

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．     

第一性原理计算水对缬氨酸电子结构的等效势

用第一性原理、全电子、从头计算方法构造了水溶液对缬氨酸(Val)电子结构的等效势.首先用自由团簇计算法得到能量最低时水分子与缬氨酸的相对空间位形,然后用团簇埋入自洽计算(SCCE)方法计算缬氨酸在水分子势下的电子结构,最后用偶极子势代替水分子势.结果表明:由于水溶液的存在,缬氨酸费米面下八个能级每个能级平均上升了约0.775 5 eV;水溶液对缬氨酸电子结构的影响可以很好地被偶极子势模拟.因此,所得的偶极子势可以直接运用到水溶液中蛋白质电子结构的计算中.     

W_n与W_nN(n=1～5)团簇的结构与稳定性

用杂化密度泛函B3LYP方法结合6-311++G**和LANL2DZ赝势基组计算了Wn和WnN(n=1～5)团簇的稳定结构.讨论了纯Wn团簇和N原子掺杂到纯Wn团簇中后团簇构型的变化特点以及随着团簇尺寸的增加团簇结构及物理性质的变化规律.     

GaAs团簇的理论研究进展及趋势

原子团簇因为其奇异的物理和化学性质,成为国际上最热门的研究对象之一,而理论计算半导体团簇的基态结构是团簇研究的热点.在此简要介绍团簇的概念、研究团簇的意义以及GaAs团簇的研究进展,进一步指出GaAs团簇研究的方向.     

纳米铝团簇初始氧化过程分子动力学模拟

为了研究铝团簇在不同氧化剂中氧化特性及机理,采用ReaxFF反应力场分别对Al-O₂和Al-H₂O系统的初始氧化过程进行了模拟. 在Al-O₂系统中,环境温度决定初始氧化过程铝团簇周围是否出现单独Al原子,且存在一个温度阈值,当低于温度阈值时不会出现单独Al原子. 在Al-H₂O系统中,研究了初始水分子数和温度对初始氧化过程的影响. 研究结果表明,水分子对铝团簇表面吸附的水分子离解过程具有促进作用. 分析了直径为2 nm铝团簇与水发生反应的机理,并与Al_n（n=3～20）团簇与水分子反应机理进行了比较,发现纳米铝团簇与水分子反应机理在不同初始水分子数和温度下存在明显差异.      

AgCI团簇结构的遗传算法研究

利用遗传算法结合经验势研究了（Agcl）n（n=2-15）团簇的稳定结构。结果表明：当n〈6时，（AgCl）。团簇的稳定结构均为平面单环；n≥6时，（AgCl）。团簇的稳定结构均为密堆结构。反映出（AgCl）。团簇成键主要以离子键为主，并具有共价键的特点。（AgCl）n（n=6，9，12）的结构较为稳定。     

AgCl团簇结构的研究

利用遗传算法结合经验势,研究了(AgCl)n(n≤15)团簇的稳定结构.结果表明,当n<4时,(AgCl)n团簇的稳定结构为单环;当n>4时,(AgCl)n团簇的稳定结构均为密堆结构;从n=13起,(AgCl)n团簇结构从有序变为无序.反映出(AgCl)n团簇成键主要以离子键为主,并具有共价键的特点.(AgCl)n(n=4,6,8,9,13)的结构较为稳定.