1 新疆师范大学物理与电子工程学院, 新疆 乌鲁木齐, 830054
2 新疆计量测试研究院, 新疆 乌鲁木齐, 830011
在Semi-empirical方法AM1基组下研究了外电场(0~0.040 arb. units)作用下二溴一氯甲烷分子的光谱特征和解离特性：外电场对分子键长、偶极矩、总能量、能级分布规律、红外光谱等的影响；通过计算得到解离势能曲线。结果表明，沿着y轴方向加外电场，强度从0 arb. units增加到0.040 arb. units时: 二溴一氯甲烷分子键长明显拉长，分子偶极矩增大；总能量先增大后减小；能隙随着电场的增大而减小；红外光谱随外电场的增强出现红移或蓝移现象。此外，随着外加电场的增强，势垒降低，解离需要的能量逐渐减小，当外电场达到0.040 arb. units时，分子发生解离。计算结果说明分子1C-3Cl键在外电场下容易断裂，这为二溴一氯甲烷的降解提供了理论依据。
光谱学 解离势能 外电场 二溴一氯甲烷 spectroscopy dissociation potential energy external electric field dibromochloromethane
西安理工大学 自动化与信息工程学院，西安 710048
为实现有机光电探测器对三基色（红、绿、蓝）的全响应以及器件性能的改善，研究了在P3HT∶PCBM活性层中，掺入非富勒烯受体ITIC实现光谱拓宽以及通过改善迁移率的平衡性和活性层表面形态，进而改善探测器性能的方法，着重研究了ITIC受体含量对探测器光电学性能的影响。在此基础上，获得了一个覆盖400~800 nm波长范围的三基色探测器，并且在低偏压-1.5 V下三基色（波长为630、530和460 nm）的外量子效率EQE和比探测率D*分别达到了56%、68%、52%和1.17×1012 Jones、1.4×1012 Jones、1.2×1012 Jones。结果表明：在P3HT：PC61BM中混入适量的ITIC，不仅可将光谱拓宽到400~800 nm，改善器件的光学特性，而且还可以提高激子解离率和载流子收集率，降低混合薄膜中的双分子复合，使器件电学特性得到了明显改善。本文研究为研发宽光谱高探测率三基色有机光电探测器提供了一种新思路。
有机光电探测器 体异质结 三元活性层 激子解离 ITIC Organic photodetectors Bulk heterojunction Ternary active layer Exciton dissociation ITIC
1 新疆师范大学物理与电子工程学院, 新疆发光矿物与光功能材料研究重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆计量测试研究院, 新疆 乌鲁木齐 830011
对二溴苯(C6H4Br2)在化学工业领域有着广泛的应用, 但也是威胁臭氧层的有机污染物之一, 研究外电场作用下该分子的解离特性对臭氧层的保护具有重要参考价值。 在不同外电场(-0.025~0.025 a.u.)作用下, 采用密度泛函理论(density functional theory, DFT), B3LYP/6-311+G(d, p)基组水平上优化了对二溴苯分子的基态几何结构; 采用含时密度泛函理论(time-dependent density functional method, TD-DFT)和B3LYP/6-311+G(d, p)基组计算了分子的紫外吸收光谱, 推测分子的解离特性; 对分子两个C-Br键的势能进行扫描, 给出了对二溴苯分子解离特性的直接证据。 研究表明, 在外电场作用下, 对二溴苯分子的基态几何结构、 光谱特性、 势能曲线及势能面均发生较大改变。 随着外电场的增加, 对二溴苯分子的3C-12Br键长、 分子体系总能量均逐渐降低, 6C-11Br键长、 偶极矩逐渐增大; 6C-11Br键长的增大, 说明对二溴苯分子的6C-11Br键能减小, 6C-11Br键更容易断裂。 能隙随外电场增强先增大后减小, 能隙的减小, 说明分子更容易发生化学反应。 C-Br键伸缩振动峰强度逐渐减小, 紫外吸收光谱吸收峰强度先略微增大后猛然降低, 红外光谱的振动频率和紫外吸收光谱的最强峰均发生了红移, 表现出分子能量增强的特性, 表明振动加强, 化学键变得更活跃。 在外电场作用下扫描了对二溴苯分子的3C-12Br键, 得到了分子3C-12Br键的势能曲线, 当外电场强度为-0.02 a.u.时, 分子右侧势垒的最高能量与最低能量基本相平, 分子3C-12Br键断裂; 在此电场强度下继续扫描6C-11Br的势能发现, 分子6C-11Br键也会断裂, 因此对二溴苯分子可以发生逐步解离。 在外电场作用下同时扫描对二溴苯分子的两个C-Br键, 得到分子的势能面, 当外电场强度为0.02 a.u.时, 势能面的对角线势能降低, 出现另一个解离通道, 因此对二溴苯分子可能发生协同解离。 上述结果为实验研究对二溴苯分子的外电场降解机理提供数据保障, 也对该分子体系的解离特性研究有重要的参考意义。
密度泛函理论 对二溴苯 光谱特性 解离特性 外电场 Density functional theory P-dibromobenzene Spectral characteristic Dissociation characteristic External electric field
光子学报
2022, 51(12): 1214003
WO3电致变色器件具有变色响应时间短、光学对比度高等优点, 在汽车后视镜、智能窗等领域具有重要应用。近年来, 随着可穿戴电子设备的迅速发展, 柔性WO3薄膜的制备成为柔性电致变色器件领域的研究热点。但WO3结晶温度较高, 而受聚合物衬底可耐受温度的限制, 通常需要采用磁控溅射、电子束蒸镀等真空气相沉积技术制备晶态柔性WO3薄膜。此技术对设备要求高, 且所制备的薄膜结构较致密, 不利于电解液的渗透和电解质离子的快速脱嵌。采用液相回流化学法预合成了结晶态WO3·H2O微米片粉体, 首次采用乙醇胺等胺类分子使WO3·H2O强化解离为高度分散的纳米粒子胶体溶液, 经旋转涂覆液相成膜技术制备成柔性晶态WOx薄膜并应用于柔性电致变色器件。机理研究表明, 胺基官能团与WO3·H2O微米片的强界面相互作用产生的电荷斥力使其迅速解离。所制备的柔性WOx电致变色器件的着色和褪色时间分别为5.9 s和5.4 s, 着色效率最高可达146.7 cm2/C, 经200次弯折后仍具有较好的性能。
柔性 电致变色 氧化钨 强化解离 flexible electrochromism tungsten oxide intensified dissociation
中国建筑材料科学研究总院有限公司, 建材行业特种玻璃制备与加工重点实验室, 北京 100024
高强度玻璃是航空航天、信息电子和装备制造等领域重要的视窗材料。为保证玻璃能够在苛刻环境条件下正常使用, 需要不断提高玻璃力学强度、硬度和抗冲击性能, 因此高强度玻璃的研究备受关注。目前高强度玻璃的研究主要聚焦于: (1)探究不同体系高强度玻璃材料组分-结构-性能之间的关系, 以及掺杂玻璃的性能变化情况; (2)开发高强度玻璃新型强化方法, 研究适用于不同高强度玻璃体系的物理强化和化学强化工艺等。本文综述了氧化物对不同体系玻璃的网络结构和力学强度的影响, 基于不同玻璃体系和化学组成, 分析比较了掺杂玻璃力学性能的演变特点, 总结了国内外高强度玻璃组分设计研究进展, 为高强度玻璃材料的科学研究和发展提供参考。
高强度玻璃 解离能 组分设计 弹性模量 网络结构 high-strength glass dissociation energy component design elastic modulus network structure
新疆师范大学物理与电子工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830054
利用 Semi-empirical/PM6 方法, 研究了外电场(-0.015 ～ 0.035 a.u.) 作用下溴化铯(CsBr) 分子的基态结构、键长、总能量、偶极矩、电荷分布、能隙、红外光谱、以及势能面的变化规律。研究结果表明: 在外电场作用下, CsBr 分子结构发生明显的变化。随着 Cs-Br 键方向的外电场增大, 分子键长、电偶极矩、电荷布居数、能隙均逐渐减小, 而分子的总能量却逐渐增大, 同时分子红外光谱的最强峰发生蓝移; 而随着外加负向电场的增大, 分子势能面降低, 势垒逐渐变小直至消失。研究还发现强度为-0.015 a.u. 的外电场会使 Cs-Br 键断裂而发生分子解离, 这为大气层的保护提供了理论依据。
光谱学 分子解离 溴化铯 外电场 spectroscopy molecular dissociation Semi-empirical Semi-empirical cesium bromide external electric field
1 新疆师范大学物理与电子工程学院，新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆计量测试研究院，新疆 乌鲁木齐 830011
采用密度泛函方法（DFT）和含时密度泛函方法（TDDFT）在B3LYP/6-311+G（d，p）基组水平上优化计算了在不同外电场作用下4-溴苯酚分子的物理性质，包括键长、键角、分子体系总能量、偶极矩、能隙、红外光谱、解离特性以及激发态。研究表明在外电场（0~0.03 a.u.）作用下，4-溴苯酚分子结构有明显的变化，随着外电场的增强，分子C—Br键长、O—H键长、偶极矩逐渐增大，C—O键长、分子体系总能量、能隙逐渐减小；分子红外光谱的四个吸收峰均发生红移；同时前10个激发态也发生红移；当外电场强度为0.03 a.u.时，势垒消失，分子发生解离。
原子与分子物理 解离特性 密度泛函理论 4-溴苯酚 外电场 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0302001
延安大学化学与化工学院, 延安大学延能延大综合能源产业技术研究院, 陕西省化学反应工程重点实验室, 陕西 延安 716000
从分子水平上理解低阶煤有机质大分子结构的解聚和解离是对其进行高效利用并从中获取高附加值化学品亟需解决的关键问题。 为了探究煤有机质大分子结构的解聚和解离机理, 借助核磁共振碳谱(13C NMR)、 X射线光电子能谱技术(XPS)以及热重分析(TG/DTG)对经过常温超声萃取、 醇解、 催化醇解逐级溶剂处理的子长低阶煤的化学结构性能进行表征。 研究表明, 在本实验条件下, 溶剂处理降低了煤中脂肪碳比例(fal), 提高了芳碳比例(fa), 对碳、 氧元素存在形态影响很大; 即对大分子结构进行了不同程度的解聚和解离, 使其热稳定性增加。 经二硫化碳/丙酮(CS2/AC)常温超声萃取, 煤中的氧脂碳(, , )及氧芳碳(, )结构增加, 羰基碳()结构降低, 平均亚甲基链长(Cn)减小, 芳桥碳比例(χb)降低, 说明CS2/AC常温超声萃取削弱并解聚了煤大分子结构中以多聚羟基为主的网状体系, Calk—O, Car—O等氧桥键结构增多; 而部分羰基碳结构被解离。 同时, CS2/AC解离了通过π—π作用等非共价键作用束缚在煤中的芳烃和脂肪烃片段。 经乙醇醇解处理, 煤的fal降至24.89%, fa升至73.05%, Cn降低, 而甲基碳()增加, 说明醇解过程中发生了亲核取代反应, 部分键能较弱的Calk—O和Calk—Calk键断裂。 继续经催化醇解作用后, 煤中的氧接芳碳()含量明显降低, Cn大幅减小, 说明煤中有机质进一步发生解离, 部分Calk—O, Car—O和Car—Calk键断裂。
溶剂处理 解聚和解离 超声萃取 醇解 Solvent treatment Depolymerization and dissociation Ultrasonic extraction Alcoholysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2934
1 中国科学院生物物理研究所交叉科学实验室, 北京 100101
2 广东中科奥辉科技有限公司, 广东 中山 528400
3 中国科学院大学, 北京 100049
本文对荧光自相关光谱(FACS)技术作为免疫分析技术的具体实现和潜在应用进行探究。实验分别以Alexa Fluor647荧光分子和绿色荧光蛋白抗原与抗体相互作用为模型,利用一款桌面式荧光相关光谱仪分别采集荧光分子抗原与不同浓度抗体混合液的荧光自相关数据。将传统FACS技术与最大熵值法相结合,我们可以对抗原-抗体结合程度进行定量和定性评估。使用自主开发的数据分析软件对采集的荧光自相关数据进行分析以获取抗原-抗体解离常数。实验结果表明,FACS技术应用于抗原-抗体亲和力检测,具有简便、快速、灵敏的特点;检测限在皮摩尔和纳摩尔之间;模块化的数据分析软件可标准化操作流程、提高数据分析准确性和可重复性。
光谱学 荧光自相关光谱 最大熵值法 荧光免疫分析技术 解离常数 Alexa Fluor647 绿色荧光蛋白 光学学报
2021, 41(17): 1730004
