β胡萝卜素是典型的线性多稀分子, 重要的光电材料, 在医学上也有重要的作用, 研究它在外场作用下分子结构和性能的变化及机理有很重要的理论和应用价值。 分别测量了β胡萝卜素在二甲基亚砜中温度为81～25 ℃范围和β胡萝卜素在二硫化碳中压力为0.04～0.60 GPa范围的紫外-可见吸收和共振拉曼光谱。 发现了两种不同的的光谱现象, 随温度降低, 二甲基亚砜中的β胡萝卜素分子的紫外-可见吸收、 拉曼光谱都红移, 拉曼散射截面增大; 而随压强增加二硫化碳中β胡萝卜素分子的紫外-可见吸收峰也红移, 但拉曼散射峰却蓝移, 拉曼散射截面减小。 两种实验现象不能同时用线性多烯分子的“有效共轭长度”“弱阻尼相干振动”等理论模型给予明了解释。 电子—声子耦合常数, 可以表征分子中的原子和电子在外界环境作用下的相互振动耦合程度的强弱。 该研究依据电子—振动相互作用规律, 通过分析和计算得出结论: 二种实验现象都是π电子与碳碳键振动相互作用产生的, 即由于温度、 压力作用对β胡萝卜素分子结构及电子—振动耦合影响不同, 引起电子-声子耦合常数不同, 是电子能隙对碳碳振动的调制作用而产生的两种实验结果。

为了更好地了解表面增强拉曼光谱(SERS)的机制，并进一步提高增强因子，研制了具有高稳定性的纳米劈裂装置及芯片。结合纳米劈裂技术及SERS技术，在拉曼光谱测量的同时能非常精确地操纵两纳米电极间的距离以观察相应拉曼光谱强度的变化。发现拉曼光谱强度依赖于纳米电极的间距以及激光的偏振化方向。在利用两纳米电极作为增强体的基础上引入了纳米门电极，并观察偏置电压下的门电极对拉曼光谱信号的影响。实验结果表明，拉曼光谱信号的强度强烈地依赖于纳米门电极上所施加的偏置电压。实验为增强拉曼信号提供了新的方法，同时为拉曼光谱增强机制的理论研究提供了参考数据。

利用从头算方法和弹性散射格林函数理论,研究了4,4'-二巯基二苯醚分子的电输运性质.计算表明,当外加偏压少于0.9V时,该分子器件不导电.当外加偏压进一步增加时,该分子器件的电导呈现出平台特征.由于中间氧原子的存在,相对于4,4'-二巯基联苯分子来说,该分子的导电特性较差.

本文以4,4'-二巯基联苯分子为研究对象,利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论,研究了苯环之间的不同位置取向对分子的电子结构以及该分子结的伏安特性的影响.计算结果表明苯环扭转角不同会改变分子的电子结构,扭转角的增大会导致分子轨道的扩展性变差,从而使体系的导电性能降低.

本文选取4,4′-二巯基联苯分子通过终端S原子化学吸附于两Au原子团簇形成分子结,利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论研究了该分子两苯环之间不同位置取向对分子能级结构以及该分子结伏安特性的影响. 计算结果表明苯环扭转角增加会使分子能级发生不同程度的移动,从而引起最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)的间距增大. 扭转角增大也会导致分子轨道的扩展性变差,从而使体系的导电性能降低. 当扭转角为90度时,体系的导电性能最差. 该工作有利于未来分子电子学器件的设计.

从第一性原理出发,利用密度泛函理论计算了分子2-氨基-5-硝基-1,4-二乙炔基-4-苯硫醇基苯与金原子团形成的分子线的电子结构,从轨道、能级及吸附电子三个方面讨论了电场对分子线电子结构的影响.该工作将有利于未来纳米电子学器件的设计.

从第一性原理出发,分别利用密度泛函理论和哈特利 福克方法优化了4 ,4 二巯基联苯分子的几何结构,计算了电子结构,讨论了分子与金表面的相互作用。结果表明,在描述分子的电子结构以及分子与金表面的相互作用时,密度泛函理论可以给出更好的结果

简要介绍生物分子电子技术的发展状况;简述生物芯片、生物分子器件和分子电脑的特点及其应用前景.