多原子炸药分子硝基甲烷在外电场作用下的结构特性研究

采用密度泛函B3LYP/631g(d,p)方法在不同外电场(0.00~0.003 a.u.)作用下,对多原子炸药分子CH3NO2优化计算得到其基态稳定构型,研究了在外电场作用下CH3NO2分子基态的总能量、键长、键角、偶极矩、电荷分布、能级分布、能隙、转动常数等的变化规律.结果表明：随外电场的逐渐增大,CH3NO2分子总能量逐渐减小、分子沿着C—N分子轴方向变得扁长;分子能隙也逐渐减小;偶极矩随外电场的增加而增加,分子转动常数A随外电场的增大而逐渐增大,B和C则随外电场的增大而逐渐减小.     

电偶极场对非对称陀螺分子O3结构特性的影响

采用密度泛函B3LYP/6-311++g(d,p)方法在不同电偶极场(-0.02～0.02 a.u.)作用下,对渐近非对称陀螺分子O3的基态进行优化计算得到了O3分子的基态稳定构型,研究了在外电场作用下O3分子基态的总能量、键长、键角、偶极矩、电荷分布、能级分布、能隙、转动常数等的变化规律.结果表明:随正向外电场的逐渐增大,O3分子总能量逐渐升高、键长和键角均逐渐增大;分子能隙和偶极矩逐渐减小;3个振动频率均随外电场的增大而减小;分子转动常数A随外电场的增大而逐渐增大,B和C则随外电场的增大而逐渐减小.     

外电场作用下SiS分子结构及其特性研究

采用密度泛函B3P86/6-311++g(d,p)方法研究了在不同外电场(-0.03～0.03a.u.)作用下SiS基态分子的几何结构、能级分布、能隙、红外光谱及势能曲线等的变化规律。结果表明:随外电场(Si→S方向)的增大,SiS分子键长逐渐增大,分子振动频率和红外光谱强度逐渐减小,总能量逐渐升高,当F=-0.01a.u.时,能量达到最大,随后继续增大电场强度系统总能量开始降低;EH和EL及能隙随电场的增加逐渐增大,当F=0.02a.u.时,EH和EL及能隙均达到最大值,随着电场的继续增大,能级EH和EL及能隙逐渐减小;基态分子势能曲线对外电场方向有明显依赖关系。     

MgxZn1－xSe合金的电子结构、光学性质和稳定性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了闪锌矿MgxZn1－xSe合金的稳定性、电子结构和光学性质.研究结果表明,闪锌矿ZnSe和MgxZn1－xSe合金都为直接带隙半导体,MgxZn1－xSe合金的带隙宽度Eg和形成能Eb分别可以由Eg＝1.30＋1.34x和Eb＝－1.48＋0.60x－0.27x2进行估计.同时,MgxZn1－xSe合金的价带顶主要取决于Se 4p 和 Zn 3p态电子的相互作用,而其导带底则主要由Zn 4s、Zn 3p 以及Se 4s态电子共同决定.此外,随着镁掺杂系数x的逐渐增大,MgxZn1－xSe合金的静态介电常数逐渐减小,而其吸收谱则出现明显的蓝移现象.研究结果为MgxZn1－xSe合金在光电探测器方面的应用提供了重要的理论指导.     

高压下黄铜矿CuInS2的电子结构、弹性参数、热学和电学性质的第一性研究

采用第一性原理方法,研究了高压下黄铜矿半导体CuInS2的电子结构、弹性参数、热学和电学性质.研究结果表明CuInS2是直接能隙半导体,其能隙值随着压强的增大而增大,能隙随压强变化的一阶系数值为54.31 meV/GPa;其弹性参数满足高压下的机械稳定性的条件,并且材料的韧性随着压强的增加而增强. 基于弹性参数计算了体系的德拜温度和最小热导率,德拜温度随着压强的增大而逐渐减小,而最小热导率随着压强的增加而增大. 通过对塞贝克系数和功率因子比弛豫时间的研究,发现增加压强和调节载流子的浓度可以改善CuInS2的电学性能.     

表面修饰调控单层ZnS电子结构和光学性质

为了研究H,F修饰单层ZnS对其电子结构和光学性质的影响,建立了H修饰、F修饰以及H-F共同修饰单层ZnS晶体结构。采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了各二维材料的晶体结构、稳定性、电子结构和光学性质。计算结果表明,单层ZnS是一种准平面结构,经过修饰后则转变为褶皱六元环结构,且修饰后的ZnS具有很好的稳定性。电子结构表明,单层ZnS是一种直接带隙半导体,其计算能隙为2.625eV,H修饰ZnS会导致其能隙增大,且转变为间接带隙半导体,F修饰和H-F共修饰则使得ZnS能隙不同程度减小。载流子有效质量结果显示,单层ZnS为轻空穴重电子型半导体,H或F修饰会导致半导体的空穴有效质量显著增大,电子有效质量的变化则相对较小。光学性质表明,H,F修饰会导致ZnS的吸收边发生蓝移,其中F修饰,H-F共修饰(H与Zn同侧,F与S同侧)ZnS对短中波紫外线的吸收效果明显增强,表明其在未来光电子领域有着广阔的应用前景。     

应用于碳纳米管能带结构的Hckel腜

我们用H櫣ｃｋｅｌ腜?(HMO)计算了碳纳米管的电子结构 ,研究了其能带与管径、螺旋度的关系。详细给出了其能带的计算方法 ,计算结果表明 ,(3m +1,0 )、(3m +2 ,0 )型管的能隙与管径的关系几乎按同一规律逐渐减小变化 ,(3m ,0 )型管在费米面附近存在约 0 .0 4eV的能隙 ,显示出窄隙半导体管的特征 ,而并非先前所报道的的金属管     

Bi4－xNdxTi3O12单晶的光谱学特性研究

使用自助熔生长法生长Bi4－xNdxTi3O12（BNdT,x=0,0．5,0．85）单晶,研究了Nd掺杂对BNdT单晶光谱学特性的影响．常温拉曼光谱结果表明：随Nd含量的增加,BNdT中TiO6八面体振动模式有所增强;Nd含量增加到一定值,BNdT单晶可能在常温下发生铁电-N电相转变;位于（Bi2O2）^2＋层的Bi-O振动模式随Nd掺杂量增加而减弱,表明Nd含量较低时,Nd^3＋离子仅仅取代伪钙钛矿层的Bi^3＋离子,当Nd含量较高时,有部分Nd^3＋离子开始替换（Bi2O2）^2＋层中的Bi^3＋离子．紫外-可见光谱结果表明,BNdT单晶具有间接带隙跃迁的特点,而且单晶的禁带宽度随Nd掺杂含量的增加而减小。     

铝离子水分子团簇Al~(3+)(H_2O)_n(n=1～6)性质的理论研究

采用高水平的从头计算方法对铝离子水分子团簇Al3+(H2O)n(n=1～6)进行了几何构型的优化、能量和振动频率的计算.计算结果表明Al3+(H2O)n(n=1～6)的最稳定构型都是水分子直接结合于离子.随着团簇中水分子数的增加,R(Al3+—O)逐渐增长,总的结合能逐渐增大,连续结合能逐渐减小.团簇中,铝离子和水分子之间有明显的电荷转移,铝离子的极化作用导致O—H键伸缩振动向低波数方向移动,而对∠HOH的弯曲振动影响较小.     

应力作用下CrSi_2电子结构的第一性原理计算

应用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法计算了CrSi2在应力作用下的电子结构,分析和比较了体系的能带结构、态密度及应力对CrSi2体系电子结构的影响.计算结果表明CrSi2在单轴向应力的作用下,随着压力的逐渐增大,导带向高能方向移动,带隙Eg明显展宽;随着负压力的逐渐增大,带隙缓慢减小,当沿a轴的负压力达到约-18.5GPa时,CrSi2将会由间接跃迁型半导体转变为直接跃迁型半导体,直接带隙宽度Eg=0.32eV.     

应用于碳纳米管能带结构的Hückel模型

我们用Hückel模型(HMO)计算了碳纳米管的电子结构,研究了其能带与管径、螺旋度的关系.详细给出了其能带的计算方法,计算结果表明,(3m+1,0)、(3m+2,0)型管的能隙与管径的关系几乎按同一规律逐渐减小变化,(3m,0)型管在费米面附近存在约0.04eV的能隙,显示出窄隙半导体管的特征,而并非先前所报道的的金属管.     

水合锌（Ⅱ）离子团簇的量子化学研究

应用高水平的量子化学方法MP2/6-311＋＋G（2d,2p）//B3LYP/6-31＋＋G（d,p）,对气相中的[Zn（H2O）n]2＋（n=1-9）团簇进行研究,优化几何构型,计算了其最稳定构象的结合能及振动频率.结果表明,当n=1-6时,离子与第一水合层中氧原子的平均距离RZn-O逐渐变长;而当n=6-9时,RZn-O却逐渐变小.同时,随着配位水分子数的增加,连续结合能逐渐减小,Zn2＋及第一水合层中氢原子上的正电荷逐渐减小,而第一水合层氧原子上的负电荷变化不大,表明水合分子的电荷极化主要表现为从Zn2＋到H原子的电荷转移.     

缺陷对单壁碳纳米管电子结构调制的第一性原理计算

用密度泛函理论计算不同浓度点空位缺陷对扶手型和锯齿型碳纳米管电子结构的调制, 并对其键长、 缺陷形成能、 带隙及电子态密度进行分析. 结果表明： 随着缺陷浓度的增加, 邻近碳原子间化学键键长减小, 扶手型碳纳米管带隙打开, 由金属性质变为半导体性质, 锯齿型碳纳米管带隙逐渐变小; 碳原子缺失使缺陷附近未成键的悬键电子局域在Fermi能级附近形成额外的电子态而改变了碳纳米管的电子结构.     

单壁碳管直径对电子结构的影响

对比了第一性原理中从头算方法、半经验方法和密度泛函方法的计算误差、计算消耗等参数,认为:对armchair型单壁碳管进行半经验的AM1/STO-3G基组水平的计算,其结果已足够用于计算能隙,且省时.选取m=n=3,4,5,6,7,8,10等结构的armchair型碳管,采用AM1方法对最高已占据分子轨道HOMO和最低空余轨道LUMO能级以及其能量进行系统计算和分析,其结果与实验结果一致.研究结果表明:对于armchair型纳米碳管,其能隙随直径的增大大致呈指数型衰减,轴向电导性逐渐增大;α和β电子交替分布在碳管管壁周围,且其电子密度i随直径的增大而趋于碳层表面的电子密度,σ键和π键的弯曲度减小,其径向特性大大减弱,纳米碳管性质逐渐趋近单层石墨性质,降低了其化学活性.     

对称性对二维三角晶格光子晶体简并态的影响

本文从介质圆柱在空气中排列的二维三角晶格光子晶体出发，引入了一种复式格子二维光子晶体结构，使原三角晶格C6v的对称性降低至C2v，从而使能带简并分立，产生了一些新的带隙。采用超元胞的方法来计算能带结构，结果表明，随着两种圆柱半径比的增大，带隙结构越来越丰富。我们将由原二维三角晶格光子晶体第一条能带折叠形成的四条能带定义为超元胞第一组能带，以此类推。发现随着两种圆柱半径比的增大，第一组能带之间出现了3条带隙，总体上逐渐展宽，而第一组能带和第二组能带之间的带隙逐渐减小。最后我们还计算了绝对禁带随着两种圆柱半径比增大的变化情况，发现随着半径比的增大，绝对禁带从无到有，为我们提供了一种新的获得绝对禁带的方法。     

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.     

碳酸钙水溶液的模拟研究

选取方解石水溶液和文石水溶液为研究对象,采用分子动力学方法,对构建的碳酸钙水溶液进行分子动力学模拟计算.计算结果表明：水分子的活性及渗透性随温度上升呈增大趋势,只有333 K温度下明显降低.方解石水溶液中Ca2＋和CO的扩散系数随温度变化波动较大,文石水溶液中Ca2＋和CO的扩散系数呈逐渐上升趋势.模拟得到的文石水溶液Ca2＋-CO径向分布函数图和H2O径向分布函数图一、二峰高度明显低于方解石水溶液.计算结果还显示离子与方解石晶面的相互作用能比文石晶面高0.02 kcal/mol.     

竹炭-有机复合吸附剂对Cu2＋吸附行为研究

研究了竹炭及其改性体粒径、用量、吸附时间、温度及铜离子（Cu2＋）初始浓度等因素对Cu2＋吸附效果的影响。结果表明：竹炭及其改性体对Cu＊吸附率随粒径减小而增大，用量增加而增大；Cu2＋初始浓度增大，吸附率减小；对Cu2＋吸附平衡约2h；最佳吸附温度为20-40℃，pH为3—4。改性体2效果最佳，30-50目粒径时去除率达99％以上，当溶液浓度为1．26g／L时，其比吸附量最大，为95．8mg／g。     

中低能H~+,He~(2+)在Si,Fe,Au固体靶中核能损的计算

应用库仑散射公式,通过计算离子与原子碰撞过程中原子的反冲动能,给出了中低能轻离子核能损的表达式.计算了10keV~10 MeV范围的H~+,He~(2+)离子在Si,Fe和Au固体靶中的核能损.结果表明,离子核能损随靶原子序数的增大而增大,随离子能量的增大而减小,计算数据与用SRIM 2008软件计算的结果符合得较好.     

外电场作用下PbS分子结构及其特性

对S原子采用6-311+G*基组,Pb原子采用aug-cc-pVTZ-PP基组,利用密度泛函理论中的B3LYP方法研究不同强度外电场(-0.04～0.04a.u.)下PbS分子基态的几何结构、能级、电荷布居、谐振频率和红外光谱强度及前6个激发态的激发能、吸收谱和振子强度的影响.结果表明:随着正向电场的逐渐增大,PbS基态分子的键长和红外光谱强度先减小后增大;谐振频率、分子总能量、HOMO能量E_H和LUMO能量E_L先增大后减小;能隙E_g和分子的电偶极矩则减小.随着正向电场强度的增大,由基态至~1Σ态、前2个~1Π态和前3个~1Δ态跃迁的激发能减小,波长增大;电场的引入还将改变激发态出现的顺序.