基于密度泛函（DFT）理论，采用CAM-B3LYP方法，以C₃₂分子为多极矩构建骨架，设计了两类替位式共掺杂的富勒烯衍生物C₂₈B₂N₂和C₂₈B₂P₂，共16种同分异构体，并对它们的电子性质、线性极化率α和一阶超极化率β进行研究。结果表明，掺杂后分子的HOMO-LUMO能隙变小，C₂₈B₂P₂的α和β值均大于C₂₈B₂N₂系列。其中偶极分子具有大的β值，八极分子则有较小的β值，筛选出具有优异的二阶非线性光学（NLO）响应特性的结构。含时密度泛函理论（TD-DFT）的结果表明，与C₃₂相比，掺杂后所有结构的吸收光谱的响应范围变宽，最大吸收强度减弱，且最大吸收波长的位置发生红移或蓝移。基于完全态求和（SOS）方法，分别用二能级或三能级公式解释了两类共掺杂结构中β值最大的来源，并且证明了与之有关的电子激发类型为π→π*激发。

氟磷锰矿是一种稀有矿物, 宝石级氟磷锰矿可呈现高饱和度的红橙色。 选取三颗来自巴基斯坦的样品, 通过电子探针、 拉曼光谱、 红外光谱和紫外-可见光吸收光谱进行系统研究, 旨在获得其化学成分、 光谱学特征, 分析致色离子, 为其品种鉴定、 优化处理等提供重要数据。 样品平均化学成分化学式为(Mn_1.66, Fe_0.17, Ca_0.15, Mg_0.03)_Σ2.02[P_0.99O_4.14]F_0.82, 属含少量铁的氟磷锰矿, 与文献记载的巴基斯坦Shigar山谷产出的宝石级氟磷锰矿化学成分相似。 拉曼光谱与红外光谱显示氟磷锰矿的主要振动基团为PO43-基团。 拉曼光谱的主峰位于980 cm^-1, 可用于分析羟基与氟的替代关系, 450和427 cm^-1双峰的强度比可反映Mn²⁺和Fe²⁺的替代关系。 红外光谱在400~650 cm^-1波段和900~1 200 cm^-1波段有吸收峰, 可以反映羟基与氟和Mn²⁺与Fe²⁺的替代关系。 因此, 拉曼光谱、 红外光谱特征可清晰区分氟磷锰矿、 羟磷锰矿和氟磷铁矿三个类质同像矿物。 紫外-可见光吸收光谱中, 以406 nm为中心的强吸收峰是由于Mn²⁺自旋禁阻跃迁导致; 以455 nm为中心的弱吸收峰是由于Fe²⁺自旋禁阻跃迁导致, Mn²⁺对此峰也有一定贡献; 以533 nm为中心的吸收峰是由Mn²⁺的⁶A_1g(S)→⁴T_1g(G)跃迁导致。 样品呈现红橙色, 属自色矿物。 氟磷锰矿族矿物普遍存在类质同象, 拉曼光谱、 红外光谱可准确鉴定氟磷锰矿, 电子探针可以为其产地溯源提供重要信息。

用于光动力疗法(PDT)中的光敏剂是一类吸收一定波长的光后达到激发三重态, 然后将三重态能量转移给生物体内的氧分子使得基态氧激发为单线态氧的一类物质。 目前, 临床应用的光敏剂大部分是以卟啉为主的平面型分子。 平面分子一般具有较大的共轭键, 被光激发后系间窜跃小, 三重态寿命较长, 因此可以获得高产率的单线态氧。 然而临床使用的这类光敏剂吸收波长位于紫外区域, 照射光会对人体组织造成光损伤, 因此改善临床光敏剂光毒性特征, 合成具有可见光区域吸收波段的光敏剂是光动力疗法研究的重要内容之一。 该研究依据密度泛函(DFT)及其含时理论(TD-DFT), 对三类平面型卟啉衍生物[耳坠型卟啉(a), 三磺酸基酞菁(b), 三磺酸基酞菁合Ni(Ⅱ)(c)]的基态和激发态性质进行了严格的密度泛函计算。 几何优化计算显示: 分子(a)的最稳定构型中, 所有原子都处于一个平面, 分子直径大约是7 Å, 分子空穴达到5 Å。 分子(b)所有的原子也处于同一平面, 分子直径达到8 Å, 但是分子空穴只有4 Å。 分子(c)的最稳定构型与平面结构发生了偏离, 这是由于金属Ni的四配位倾向形成变形四面体, 分子的空穴变得更小。 几何优化结果说明耳坠型卟啉分子大的空穴有助于其捕获更多的基态氧并进行能量传递。 前线轨道能量和轨道布局计算显示: 耳坠型分子(a)最高占据能量是最高的, 即电子更易被激发。 三类分子的最高占据轨道与最低空轨道的能级间隔分别为0.072, 0.076和0.075 a.u., 可以看出耳坠型分子(a)有最低的能级间隙。 从轨道布局来看, 三类分子中所有原子的p轨道参与了共轭大π键的形成, 其中分子(c)中金属d轨道也参与了大π键的形成。 对三类分子的吸收光谱进行了模拟, 三类分子都具有卟啉特有的Soret带和Q带。 (a)分子Q带位于450~900 nm, (b)分子和(c)分子的Q带位于400~800 nm, 其中(a)分子的最大吸收波段是939 nm。 该研究从分子结构, 轨道能量以及吸收光谱对三类卟啉类光敏剂的微观特性进行了理论计算和讨论, 研究结果将为发现和开发近红外吸收的卟啉类高效光敏剂提供理论依据。

Two-dimensional (2D) Sn-based perovskites are a kind of non-toxic environment-friendly emission material with low photoluminescence quantum yields (PLQYs) and enhanced emission linewidths compared to that of 2D Pb-based perovskites. However, there is no work systematically elucidating the reasons for the differences in the emission properties. We fabricate (BA)2SnI4 and (BA)2PbI4 having different defect densities and different exciton-phonon scattering intensities. We also reveal that 2D Sn-based perovskites have stronger exciton-phonon scattering intensity and higher defects density, significantly broadening the emission linewidth and accelerating the exciton relaxation process, which significantly reduces the PLQY of 2D Sn-based perovskites.

多肽类物质在生物医药等领域是一种重要的生物大分子, 而紫外-可见吸收光谱和荧光光谱是研究生物分子精细结构的重要手段。 采用密度泛函理论(DFT/RI)计算了生长激素释放肽(GHRP-6)和催产素(Oxytocin)两种多肽的结构模型和分子前线轨道; 在含时密度泛函理论(TDDFT)的基础上, 引入了TDA等近似, 建立了多肽类物质的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱的理论模型。 结果表明, 实验测得到GHRP-6的紫外-可见吸收光谱最大吸收波长为279 nm, 计算得到的最大吸收波长为282 nm, 误差为3 nm, 误差百分比约为1%; Oxytocin紫外-可见吸收光谱的实验值为275 nm, 计算值为269 nm, 误差百分比约为2%。 GHRP-6荧光光谱计算值为368 nm, 实验值为360 nm, 误差百分比约为2%; Oxytocin荧光光谱计算值为305 nm, 实验值为312 nm, 误差百分比约为2%。 GHRP-6产生荧光的发射波长与色氨酸产生的荧光波长范围相近, 说明GHRP-6产生荧光的主要贡献为色氨酸残基上的π→π^*轨道跃迁, Oxytocin荧光峰位置与酪氨酸产生的荧光波长范围相近, Oxytocin产生荧光的主要贡献为酪氨酸残基上的π→π^*轨道跃迁。 根据该模型计算得到的光谱与实验结果吻合度较高, 表明该模型能够准确计算多肽类物质紫外-可见吸收光谱和荧光光谱, 为实验提供可靠的理论依据。