昆明理工大学 信息工程与自动化学院, 昆明 650000
为了进一步优化基于飞秒激光诱导的液态太赫兹辐射源, 设计一种飞秒激光诱导液线辐射太赫兹波的实验系统, 结合量子化学计算和飞秒激光诱导液线辐射太赫兹波实验, 研究了激发介质的微观特性和宏观特性与太赫兹电场的关系。实验与计算结果表明: 太赫兹电场与禁带宽度、偶极矩均呈负相关; 太赫兹电场随溶液浓度变化的非线性趋势与介质的密度、雷诺数有关, 太赫兹波电场的最佳体积分数为40%。
太赫兹源 飞秒激光 量子化学计算 乙醇溶液 液线 Terahertz radiation sources, femtosecond laser, qu
1 昆明理工大学化学工程学院, 云南 昆明 650500
2 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室, 云南 昆明 650093
作为重要的化石能源, 褐煤资源潜力巨大、 分布广泛但综合利用率低。 研究褐煤的分子结构模型, 有助于预测褐煤在热解、 液化和气化过程中的化学反应机理及反应路径, 进而提高褐煤的综合应用水平。 以云南峨山褐煤为研究对象, 利用傅里叶变换红外光谱、 13C核磁共振波谱及X射线光电子能谱等分析测试方法, 获取了峨山褐煤的含碳、 含氧及含氮结构参数。 在此基础上, 借助Gaussian 09计算平台, 采用量子化学建模的方法构建并优化了峨山褐煤的分子结构模型。 研究结果表明: 峨山褐煤的芳碳率为39.20%, 芳香碳结构主要为苯和萘, 且芳香桥头碳与周边碳的比值χb为0.07; 脂碳率为49.51%, 脂肪碳结构主要为亚甲基, 季碳和氧接脂碳; 氧原子主要存在于羟基、 醚氧、 羰基和羧基结构中; 含氮结构则以吡啶为主。 基于元素分析、 13C 核磁共振波谱分析, 又经过热重实验消除褐煤中残余水分的影响后, 计算出峨山褐煤的分子式为C153H137O35N2。 依据分子式及分析结果计算出峨山褐煤的结构单元含量并构建出其初始结构模型, 采用半经验法PM 3基组及密度泛函理论M06-2X/3-21G基组对初始分子构型进行优化。 优化后的分子模型具有明显的三维立体特征, 芳香环之间较为分散且在空间中排列不规则, 芳香簇主要通过亚甲基、 醚氧基、 羰基、 酯基和脂肪环连接, 含氧官能团主要分布在分子边缘, 脂肪族侧链较多。 对优化后的分子模型进行振动频率计算进而获得了分子模型的模拟红外光谱, 其与实验红外谱图吻合度良好, 证明了峨山褐煤分子结构模型的准确性、 合理性。 分子结构模型的构建有利于直观地了解峨山褐煤的分子结构特征, 从而有助于从微观分子角度研究峨山褐煤的宏观性质。 同时, 峨山褐煤分子结构模型可为其在热解、 液化和气化等领域研究中提供理论指导。
峨山褐煤 光谱分析 量子化学计算 分子模型 模拟FTIR Eshan Lignite Spectral analysis Quantum chemical computation Molecular model Simulation FTIR 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1293
1 北京科技大学自动化学院仪器科学与技术系, 北京 100083
2 北京市工业波谱成像工程技术研究中心, 北京 100083
3 北京科技大学应用物理系, 北京 100083
利用量子化学计算方法模拟物质的太赫兹吸收谱,可以为目标物质的太赫兹吸收特征匹配分子振动模式,对深刻理解谱的形成机理十分必要.模拟结果的可靠性,主要取决于目标物质初始构型的搭建和振动模式计算方法的选择.首先利用太赫兹时域光谱技术获取了谷氨酰胺固态样品的太赫兹吸收谱,为了在理论模拟过程中体现考虑分子间作用的程度,构建了三种常用于有机物太赫兹吸收谱模拟的谷氨酰胺初始构型,单分子、二聚体、晶胞.使用量子化学计算程序基于密度泛函理论对三种初始构型进行了结构优化和振动模式计算.将计算结果通过洛伦兹线型函数拟合为吸收谱与实验吸收谱进行对比发现,二聚体构型的模拟吸收谱从吸收峰个数上优于单分子构型,在此基础上,晶胞构型模拟结果从吸收峰峰位上又较二聚体构型有了明显的改进,随着初始构型考虑分子间作用的程度提高模拟结果逐步逼近实验吸收谱.在得到了可靠的理论模拟吸收谱的基础上,成功对谷氨酰胺固态样品在0.3~2.6 THz范围内的三个吸收峰匹配了晶胞内各分子的集体振动模式.研究表明,在固体样品的太赫兹吸收谱理论模拟中,在计算能力允许的情况下,应尽可能选择全面反映分子间作用力的晶胞构型作为计算的初始构型.
太赫兹吸收谱 谷氨酰胺 量子化学计算 单分子 二聚体 晶胞 Terahertz absorption spectra Glutamine Quantum-chemical calculation Monomer Dimer Crystal unit cell 光谱学与光谱分析
2015, 35(8): 2073
1 中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 核科学技术学院, 安徽 合肥 230029
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气物理化学研究室, 安徽 合肥 230031
氢分子是宇宙中结构最简单的分子,而它的团簇是分子团簇科学的研究模型。 目前,氢分子团簇的结构和 动力学仍是基础科学研究的热点之一。氢分子团簇的实验和理论研究主要集中在三个方面:团簇的形成 条件和尺度分布;团簇的电离能和出现势;以及氢分子团簇的量子化学计算研究。主要介绍了国外 氢分子团簇实验和理论研究的现状,同时也对我们在氢团簇的光电离研究方面取得的进展进行了介绍, 希望能为以后氢分子团簇的基础和应用研究提供一些参考信息。
光谱学 质谱分布 电离 氢分子团簇 量子化学计算 spectroscopy mass distribution ionization hydrogen clusters quantum chemistry calculation
1 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200072
2 法国国家科学研究中心高温和辐射研究所和奥尔良大学, 法国 奥尔良 45071, 45067
3 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
4 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
测量了BiB3O6晶体从常温到熔融态的拉曼光谱, 考察了其温致结构变化和预测了熔体的结构基元。 同时, 采用量子化学从头计算和密度泛函理论对拉曼光谱进行了计算和结构分析。 结果表明, 随着温度的升高, 对包含阳离子Bi的外部晶格和［BO3］3-硼氧三角形基团结构的温致结构影响有限, 却有效地削弱了［BO4］5-硼氧四面体基团结构, 其松弛度增加, 稳定性变差, 并在熔体结构中彻底消失。 研究表明BiB3O6熔体主要以硼氧六元环［B6O12］6-的形式存在, 阳离子Bi起电荷平衡作用, 其氧配位数为3, 有别于晶体中的6。
三硼酸铋 高温拉曼光谱 熔体结构 量子化学计算 硼氧六元环 Bismuth triborate High temperature Raman spectroscopy Melt structure Quantum chemistry calculation B—O six-member ring
1 西南科技大学环境与资源学院, 四川 绵阳621010
2 南开大学, 环境污染过程与基准教育部重点实验室, 天津300071
3 南开大学环境科学与工程学院, 天津300071
采用红外光谱法和量子化学计算法(密度泛函B3LYP方法), 分别对常见离子液体1-甲基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐和含羟基的咪唑型离子液体提取水环境中的壬基酚的提取机理进行了研究。 研究结果显示常见离子液体与壬基酚相互作用前后的红外谱图上没有氢键存在的迹象, 而含羟基的离子液体在与壬基酚作用后其羟基峰发生了明显的红移。 量子化学计算结果表明常见离子液体中的阳离子［BMIM］+与壬基酚发生了C—H…O氢键相互作用; 而含羟基的离子液体中的阳离子［C4H9OHIM］+ 与壬基酚发生了O—H…O氢键相互作用。 两种研究方法结果均显示含羟基的离子液体与壬基酚的氢键作用比常见离子液体强, 导致其对壬基酚的萃取率也大, 此机理研究结果与萃取实验结果完全吻合。
离子液体 壬基酚 萃取机理 红外光谱法 量子化学计算 Ionic liquid Nonylphenol Extraction mechanism Infrared spectroscopy Quantum chemical calculation
1 北京化工大学理学院,北京100029
2 北京师范大学化学系,北京100875
利用MINDO／3、MNDO、AMl以及PM3四种通用半经验量子化学计算方法和限制性多电子组态相互作用方法(MECI)并根据Onsager方程计算溶剂效应，成功地对9-氨基吖啶(AMAR)、9，10-二甲氧基-2-甲基蒽(DMAN)、9-甲基蒽(AN)、α-萘甲酸乙酯(NAAC)四种有机发色团分子的吸收跃迁能进行了理论计算，吸收跃迁能理论计算值与光谱实验测定值相关分析表明，它们具有相当好的相关系数，显示丰经验量子化学方法可以作为预测有机发色团光谱性质的有效计算方法。
发色团 吸收跃迁级 半经验量子化学计算方法 Chromophore Transition energy Semiempirical Quantum chemistry method 原子与分子物理学报
2004, 21(4): 674
1 安徽大学化学化工学院,合肥,230039
2 南京大学配位化学国家重点实验室,210093
本文报道了吩噻嗪系列衍生物作为电致发光(EL)材料的结构表征、光谱性能及RHF/PM3系列方法的量子化学半经验计算,并比较了实验的UV-vis,IR,FL光谱与理论计算结果,所得到的理论结果与实验结果一致.从微观上分析了该系列衍生物的光谱性能,解释了它们的差异性.
吩噻嗪衍生物 电子光谱 红外光谱 量子化学计算 Phenothiazine derivatives Electronic spectra Vibrational spectra PM3/CIS 原子与分子物理学报
2002, 19(3): 307
