二十面体对称性(I~h)分子的从头计算研究II. 铜原子簇Cu~13的电子结构

应用对称性约化计算方案, 完成了铜原子簇Cu~13(I~h)三种基组下的从头计算, 最大维数390。为了进行比较, 也进行了Cu~2、Cu~4、Cu~6及Cu~8的计算。经过优化, 获得基态及平衡几何、布居、结合能等数据, 表明Cu~13可能稳定存在。Cu~13中以d成分为主的分子轨道均已填满, 对化学键无实际贡献, 成键作用为s, p性质; 再者, d带与s带不相交叠, 无金属Cu能带的特征。无论平衡几何、布居及结合能数值均与采用的其组很有关系, 虽然定性趋势是一致的。     

二十面体对称性(I_h)分子的从头计算研究 Ⅱ.铜原子簇Cu_(13)的电子结构

应用对称性约化计算方案,完成了铜原子簇Cu_(13)(I_h)三种基组下的从头计算,最大维数390.为了进行比较,也进行了Cu_2、Cu_4、Cu_6及Cu_8的计算.经过优化,获得基态及平衡几何、布居、结合能等数据,表明Cu_(13)可能稳定存在.Cu_(13)中以d成分为主的分子轨道均已填满,对化学键无实际贡献,成键作用为s,p性质;再者,d带与s带不相交叠,无金属Cu能带的特征.无论平衡几何、布居及结合能数值均与采用的基组很有关系,虽然定性趋势是一致的.     

2,3-二氮杂二环-[2,2,2]-辛-2-烯与卤素分子间电荷转移相互作用的量子化学研究

对2,3-二氮杂二环-[2,2,2]-辛-2-烯 (DBO) 与Cl2、Br2和I2 3种卤素分子形成的s型电荷转移复合物进行了不同方法的理论计算。结果表明, MP2方法结合LanL2DZ*基组可以很好地描述DBO与卤素分子间的相互作用。其中, DBO与I2的结合能为33.6 kJ/mol, 与DBO…Br2的结合能接近, 明显大于DBO…Cl2相应的值。几何结构变化以及布居分析均与这一结果吻合。针对DBO的结构, 对DBO与I2间 形成p型电荷转移复合物以及DBO…(I2)2的可能性进行了理论分析和预测。     

二十面体对称性(Ih)分子的从头计算研究(Ⅲ)——过渡金属原子簇Sc13的电子结构

在I_k对称性约化的基础上,进行了Sc₁₃的从头计算研究,其基组态为a_g²t_1M⁶h_g¹⁰a_g²g_M⁸t_2M⁶t_1M⁵,谱项为²T_1M,与ESR谱的解释一致.计算表明Sc原子的满壳层(4s)²电子在成键时向未满的3d壳层转移,从而4s与3d电子均对成键起重要作用.结合能的计算值表明Sc₁₃可以稳定存在.计算还表明,收缩高斯基收缩程度的合理选择对Sc₁₃波函数的行为描述十分重要.     

Li+与线性碳链HC2n-体系相互作用的理论研究

应用密度泛函理论(DFT)和多体微扰理论(MP2),对Li 与线性碳链HC2n-形成的体系HC2nLi(n=1~8,C∞v)的平衡几何构型、谐振动频率、第一绝热电离能和结合能进行了研究并计算了HC2n-与Li 之间相互作用的势能曲线。计算结果表明,Li 可与线性碳链HC2n-形成稳定的化合物HC2nLi;化合物的电离能和结合能与体系大小n之间存在非线性关系。基于计算结果,得到了体系的绝热电离能和结合能与体系大小n的解析表达式。     

二元合金团簇CoGe-n(n=1~12)的结构和稳定性

用密度泛函(DFT)方法与反射式飞行时间质谱及光电子能谱的实验结果相结合, 研究了二元合金团簇负离子CoGe-n(n=1~12)的结合能、几何结构与电子结构. 理论计算得到的电子亲和势(EA)光电子能谱测量的结果符合得较好. 通过分态密度(PDOS)分析了s, p和d轨道电子的相互作用规律. 讨论了团簇的稳定性, 认为CoGe-10具有幻数团簇的性质.     

多硫化钴CoSx结构与稳定性的密度泛函研究

采用量子化学密度泛函方法计算得到CoSx(x=1~6)6组化合物的同分异构体及CoS2的晶体结构.对其分子结构与稳定性、光谱性质及其晶体结构性质进行了分析讨论.发现CoSx和晶体结构中Co原子均带部分正电荷,S原子均带部分负电荷;Co可与不同比例的S原子形成配位键,并有很强的结合能.随着S原子比例的增加配位键伸长,结合能增大.计算的晶体结构数据很好地与实验测定结构吻合.计算结果可为锂插层研究提供有用的信息.     

锂原子簇结构的分子力学研究

本文采用包含Axilord—Teller三体势的分子力学方法,计算了锂原子簇的平衡几何构型,结果表明,锂原子簇的势能面上存在一些近简并的结构。但最稳定结构与从头算的结果基本一致,同时对气相原子簇的生长模式、簇尺寸增大原子簇平均结合能的变化进行了讨论。     

双原子镧系化合物分子结构

利用相对论小芯赝势及新近优化得到的镧系元素的(14s13p10d8f6g)/ [6s6p5d4f3g] 价电子基组, 对双原子镧系化合物(LaH, LaO, LaF, EuH, EuO, EuF, EuS, GdO, GdF, GdH, YbH, YbO, YbF, YbS, LuH, LuO, LuF)的分子结构进行了计算. 除YbO, LuF分子外,其他分子的计算结果与现有实验值符合得很好. 对YbO分子, 在基态存在复杂的组态混合情况, 由于计算方法(CI(SD))的局限性, 导致理论值与实验值有较大差别. 对LuF分子, 则很可能从实验得到的分子结合能估计值太低了.     

Counterpoise技术和He-H2O配合物的平衡几何

在得到MP4, SCF的关于总能量及结合能的四个势能面的基础上,着重分析了电子相关作用, 消除基函数超位误差的Counterpoise(CP)技术对van der Waals配合物He-H2O的平衡几何的影响并得到了更精确的平衡几何预测。     

三聚磷酸钠与柠檬酸钠钙螯合机理和螯合能力的对比分析

选取了常用洗涤助剂三聚磷酸钠(STPP)与柠檬酸钠(NaCA)为研究体系,通过实验测定和理论分析,对洗涤助剂的钙螯合能力进行了研究.实验研究采用铬黑T指示剂络合滴定法,分别测定以上2种助剂的钙螯合能力,结果表明:2种助剂均可与Ca2+离子形成稳定的螯合物,但螯合Ca2+离子的能力不同,三聚磷酸钠螯合能力较强.理论计算运用Gaussian09程序包,采用密度泛函的B3LYP方法,6-31G(d,p)基组,在溶剂化条件下计算出2种洗涤助剂与Ca2+离子形成螯合物的几何结构及其结合能,三聚磷酸钠和柠檬酸钠与Ca2+离子的螯合物均为六配位八面体结构,磷酸基团或羧酸基团与羟基参与配位.实验所得螯合能力的差异可以由理论计算得到的分子结构、结合能及前线分子轨道方面进行解释.     

小檗碱质谱碎片离子稳定性分析及碎裂机理的量子化学研究

用量子化学B3LYP/6-31G(d)方法, 研究了小檗碱质谱碎片离子的稳定性规律. 通过几何参数分析、 结合能计算和前线分子轨道分析, 研究碎片离子可能的活性部位及各部位相对反应活性, 并从理论上探讨了质谱碎裂机理. 结合能计算结果表明, 分子离子中C9所连甲氧基的C—O键比C10所连甲氧基的C—O键更容易断裂. 同时发现, 质谱碎裂过程中, 氢的解离促进了羰基的解离, 即质谱中常见的解离CO的过程.     

三氯化氮中氮和氯的化合价模拟研究

采用计算化学模拟方法,在MP2/6-311+g(d),B3LYP/6-311+g(d),HF/6-311+g(d),ωB97XD/6-311+g(d)水平上考察了NC13的自然布居分析电荷(natural population analysis,NPA 电荷)、原子偶极矩校正的Hirshfeld 布居电荷(atomic...     

镧系水合离子的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)方法研究了镧系水合离子[Ln(H2O9)]^3+(Ln=Ce,Pr,Nd,Pm,Ho,Er,Tm,Yb)的几何构型、电荷分布和Ln^3+与水的结合能,计算结果与实验基本符合,表明DFT方法也适用于计算镧系离子与中性配体形成的化合物,对计算结果的分析表明,Ln^3+与H2O之间主要通过Ln5d轨道与氧孤对电子相互作用成键而结合,其余轨道起的作用比较小,用镧系化合物成键模型解释了镧系离子与水的结合能从La到Lu逐渐增加的事实。     

PbTiO3纳米晶电子结构及铁电性理论研究

采用密度泛函方法,以镶嵌势能的团簇模型对PbTiO₃纳米晶电子结构进行了量子化学计算研究,得到簇模型中键长、键级及净电荷之间的变化规律.布居分析和态密度计算结果表明,O原子的2p轨道、Ti原子的3d轨道、Pb原子的6s轨道和6p轨道之间的相互作用是四方相PbTiO₃纳米晶体出现铁电性的重要原因,并计算得到不同晶粒PbTiO₃纳米晶的偶极矩和自发极化强度.     

GeH4与HX(X＝F,Cl,Br)间二氢键复合物的理论研究

对GeH4与HX形成的二氢键复合物的结构特征及本质进行了探讨.在MP2/6-311 ++G(3 d,3p)水平优化、频率验证得到复合物的分子结构,通过分子的几何参数及电子密度拓扑分析,确认GeH4与卤化氢已形成了二氢键复合物.MP2/6-311 ++ G(3d,3p)水平下进行BSSE校正后的结合能为3.281到4.5...     

吡啶甲酸分子平衡构型的ab initio理论研究

本文用能量梯度法TEXAS从头计算程序,选取4-21G(,N原子含极化d轨道)基组,对α-,β-吡啶甲酸分子的平衡几何构型进行了全优化计算,二套基组的理论优化表明,三个吡啶甲酸分子都具有平面的平衡构型,其计算键长经4-21G 基组的标准经验校正值校正后,所得的理论预测平衡几何构型与X射线单晶衍射实验结果有很好的一致性.对部分键长以及羧基与吡啶华平面的二面角中出现的差异进行了讨论.     

铁原子与氮分子间的相互作用——单侧双配位构型

用密度泛函理论的B3LYP/6-311+G(d)方法对单侧双配位FeN2体系(简记为S-FeN2)不同自旋多重度的稳定态、范德华力作用态和过渡态的多个电子态的几何结构、电子结构、能量和振动频率进行了计算比较研究. 结果表明, S-FeN2体系三种自旋态间, Fe—N 距离R1和N—N 距离R2值均比较接近; 能量最低的是15B2态, 相近态有15B1、13B1和13B2, 彼此能差约25 kJ·mol-1. 三重态电子结构复杂, 单重态能量普遍偏高; 基组态Fe原子与N2间存在强的σ-π电子对排斥而无有效轨道重叠和电子转移, 其它组态4s13d7、4s13d64p1和3d74p1, Fe 和N2间发生σ(sd)-π和π-π*轨道重叠作用, 有少量电子转移, 体系呈现一定的离子性特征, 活化N2键长基本不超过120 pm. Fe 原子的电子单或双重被激发到由N2反键轨道为主要成分的分子轨道上时, 能使N2活化到单键程度甚至解离.     

银团簇结构与特性的分子动力学研究

用分子动力学方法模拟了银团簇的结构与力能学.计算模拟中使用了一种基于第一性原理的原子间互作用多体势函数.通过分子动力学模拟确定了银微团簇(原子个数3～13)的稳态结构;模拟了原子个数为13～141的银FCC晶体结构理想球形团簇的力能学,发现球形银团簇形成三雏紧密结构;计算了平均结合能,给出了结合能随团簇原子数N的变化图,发现随N增大团簇结合能逐渐接近块材的数值.     

碱基与氮甲基乙酰胺相互作用的从头算和ABEEMσπ研究

选取氮甲基乙酰胺(N-Methylacetamide,NMA)和DNA碱基为研究对象,应用ABEEMσπ/MM方法研究了NMA与碱基之间形成的二聚体的几何构型、电荷分布及结合能等性质,并进行了相应的从头算(abinitio)MP2水平研究,在B3LYP/6-311 ++G(d,p)水平下对结构进行了优化.将2种方法的研究结果进行比较发现,所获得的构型、电荷及结合能之间具有很好的一致性,NMA与DNA碱基相互作用的强度大小依次为:鸟嘌呤＞胸腺嘧啶＞胞嘧啶＞腺嘌呤,且证明了ABEEMσπ/MM模型的参数具有很好的可转移性.