外电场下氮化铝分子结构和光谱研究

以6-311+G(2DF)为基函数,采用密度泛函B3P86的方法研究了外电场作用下氮化铝(AlN)基态分子的几何结构、HOMO能级、LUMO能级、能隙及谐振频率.结果表明,外电场的大小和方向对AlN分子基态的这些性质有明显影响.在所加的电场范围内,随着外电场的增大分子键长减小,谐振频率增大,总能量升高,在F=0.02a.u.时能量达到最大,为-297.4217a.u.,此后继续增大电场强度,系统总能量则开始降低;EH和EL随着电场的增加均逐渐增大,在F=0.01a.u.时,EH和EL均取得最大值,分别为-0.2776和-0.0828a.u.,随着电场的继续增大,能级EH和EL均逐渐减小,而能隙在外电场增大的过程中始终处于减小趋势.

CeO_2热力学性质的第一原理研究

使用第一性原理方法结合准谐德拜模型研究压力0～30 GPa,温度0～2 000 K,二氧化铈立方结构的热力学性质,包括常压下平衡体积V、体弹模量B0、热容cp和熵S随温度的变化以及不同压强下热容cp、熵S、德拜温度Θ,体膨胀系数α与温度的关系.常压下计算的热容cp和熵S随温度的变化与实验数据符合很好.

GeS分子基态和低激发态的势能曲线与光谱性质

本文以aug-cc-pv5Z为基组,采用考虑Davidson修正的多参考组态相互作用方法 (MRCI+Q)得到了GeS分子基态(X^1^+)和5个低激发态(1~1Σ,1~1?,A^1Ⅱ,1~5Σ^+,2~5~Σ+)的势能曲线.计算结果表明:2~5Σ^+态为排斥态,其余5个态为束缚态;6个态有着共同的离解通道,离解极限均为Ge(~3P)+S(~3P).利用计算得到的势能曲线得了X^1Σ^+,1~1Σ^-,1~1?,A^1和1~5~Σ+态的垂直跃迁能T_e,平衡键长R_e,离解能D_e,谐振频率ω_e,非谐性常数ω_ex_e及平衡位置的电偶极矩.X^1Σ^+态的R_e为2.034?,De为5.728 eV,ω_e为571.73 cm^(-1),ω_ex_e为1.6816 cm^(-1),平衡位置的电偶极矩为1.9593 Debye.激发态1~1Σ,1~1?,A~,1~5Σ^+的T_e依次为25904.81,26209.22,32601.19,43770.26 cm^(-1);R_e依次为2.313,2.322,2.188,2.8790?;D_e依次为2.524,2.487,1.694,0.3036 eV,ω_e依次为358.90,353.08,376.32,134.96 cm^(-1);ω_ex_e依次为1.2421,1.2151,1.6608,1.9095 cm^(-1);平衡位置的电偶极矩依次为1.3178,1.4719,1.5917,-.Debye.通过求解核运动的薛定谔方程得到了J时X^1^+,1~1Σ^-,1~1?,A^1和1~5Σ^+态前30个振动态的振动能级G_v和分子常数B_v,得到的结果和已有的实验值及其他理论值符合较好.

基态N_2O^-的势能函数研究

以6-311++G(3df,3pd)为基函数,采用密度泛函理论的B3LYP方法对N2O-分子体系的结构进行了优化计算.结果表明N2O-分子最稳态为Cs构型,电子组态为2A',平衡核间距RN—N=0.11873nm,RN—O=0.13012nm,键角∠NNO=133.94448°,离解能De=10.3857eV,基态简正振动频率:弯曲振动频率ν1=656.7488cm-1,对称伸缩振动频率ν2=998.1562cm-1,反对称伸缩振动频率ν3=1684.3093cm-1.并用多体展式理论方法推导出了基态N2O-分子的分析势能函数,其等值势能图准确地再现了N2O-分子的结构特征和离解能.

CuTe,Cu_2和Cu_2Te的结构与势能函数

在Cu和Te的RECP(Relativistic Effective Core Potential)近似下,运用B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上对CuTe,Cu2和Cu2Te分子体系的结构进行优化计算.结果表明,CuTe和Cu2分子的基电子状态分别为2Π和1∑g+,Cu2Te分子的基态为单重态的C2V构型,其电子状态为1A1.同时还计算了Cu2Te分子基态的离解能、力常数和振动频率.采用最小二乘法拟合出CuTe和Cu2分子Murrell-Sorbie势能函数参数.在此基础上,运用多体展式理论方法导出Cu2Te分子基态势能函数的解析表达式,其势能面准确复现了平衡态的结构特征.

一氧化氮NO^x(x=0,-1,＋1,＋2)分子及离子的基态势能函数

以6-311G(2d)为基函数,采用完全空间自洽场(CASSCF)方法计算了NOx(x=0,-1,+1,+2)分子及离子的平衡几何和离解能.用正规方程组拟合出NO,NO-,NO+分子离子的Murrell-Sorb ie势能函数和NO2+的解析势能函数,并计算出对应的力常数和光谱数据.结果表明:W Z势函数能较好地反映NO2+分子离子的势函数特点,具有合理的渐近行为;NO,NO-,NO+和NO2+的势能曲线均具有对应于稳定平衡结构的极小点,说明可稳定存在.

OH分子基态和第一激发态的势能函数

采用多参考组态作用(MRCI)方法和aug-cc-pVTZ,aug-cc-pVQZ,cc-pV5Z,6-311++g(d,p)和6-311++g(3df,3pd)几个不同基组对OH分子的基态(X2Π)和第一激发态(A2Σ+)的势能曲线进行计算.选用Murrell-Sorbie势能函数对曲线进行拟合,利用拟合的参数值计算出力常数和光谱数据.结果表明计算值与实验值吻合较好.

HeH^+分子X^1∑^+、A^1∑^+和a^3∑^+态的势能函数与光谱常数研究

以Aug-cc-pVDZ、Aug-cc-pVTZ、Aug-cc-pVQZ和Aug-cc-pV5Z为基函数,分别采用组态相互作用(CI)和完全活性空间自洽场(CASSCF)方法对HeH^+的X^1∑^+、A^1∑^+和a^3∑^+态的平衡结构、离解能、绝热跃迁能、谐振频率和势能曲线进行了计算.并选用Murrell-S0rbie势能函数对势能曲线进行拟合,利用拟合的参数值计算出了力常数和光谱数据.结果表明以Aug-cc-pV5Z为基函数,采用CI方法的计算值与实验值和其它理论结果吻合较好.

聚甲基丙烯酸甲酯与碳纳米管纳米复合材料玻璃化转变及其非线性力学行为的分子动力学模拟

短纤维结构对聚合物材料玻璃化转变温度及非线性力学具有非常重要的影响.本文利用粗粒化分子动力学方法研究了碳纳米管(CNTs)含量对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)玻璃化转变、扩散系数及非线性力学特性的影响.分子动力学模拟结果显示:短CNTs纤维的加入的确会改变PMMA体系的玻璃化转变温度,模拟结果与实验测量结果一致,而且随着CNTs含量的增加其对应的玻璃化转变温度也会随着增加.进一步分析扩散特性发现,CNTs加入PMMA对于体系扩散特性的改变主要发生在玻璃化温度以上,玻璃化温度以下结构对应的扩散系数差异非常的小.聚合物材料在服役过程中难免要遭受应力-应变的作用,而且其结构对应的模量和韧性成反比.基于此,本文通过非平衡分子动力学探究了短CNTs纤维添加PMMA复合材料的非线性力学特性.模拟结果显示:随着CNTs纤维的含量增加,其对应的屈服模量也在不断的增加,而且含有短CNTs纤维的体系还能够保持原来的韧性.因此,分子层面的理论研究策略可以为进一步的实验和加工提供理论指导.

基态Li2O^＋分子的结构和势能面研究

以6-311+ +G(d)为基函数,采用CASSCF方法优化出Li2O+分子的稳定构型为线形Li-O-Li(C∞V),电子组态为2∏,并对平衡核间距、离解能和基态简正频率进行了计算.根据原子分子反应静力学原理,导出了Li2O+分子的合理的离解极限.并运用多体展式理论方法首次导出了基态Li2O+分子的分析势能函数,绘出了势能等值图,其势能等值图准确地再现了Li2O+分子的平衡结构特征。

CH^(2+),NH^(2+)和HBr^(2+)的解析势能函数(英文)

对于有势能极大和势能极小的带两个单位正电荷的双原子分子,王藩侯和朱正和两位教授曾提出了一个六参数的解析势能函数用于描述该系统.本文将以基态的CH2+,NH2+和HBr2+为例,对该函数进行详细的讨论.对CH2+,NH2+和HBr2+分别采用MP3/6-311++G**,CISD/6-311++G**和CID/LanL1dz进行了大量的单点计算,根据这些点作出了它们的势能曲线,并采用最小二乘法进行拟合,拟合出了该势能函数的六个参数.在此基础上计算出了力常数和光谱数据.

Sm、Nd、Co掺杂对锶铁氧体SrFe_(12)O_(19)电子结构和磁性性能的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,结合广义梯度近似(GGA+U)研究锶铁氧体SrFe_(12)O_(19)、SmSrFe_(23)CoO_(38)、Sm_2Fe_(23)CoO_(38)、SrNdFe_(23)CoO_(38)和Nd_2Fe_(23)CoO_(38)的晶体结构、电子性质及磁性性质.结果表明:SrNdFe_(23)CoO_(38)和Nd_2Fe_(23)CoO_(38)晶格常数a,b均比未掺杂时的晶格常数略大,晶格常数c均比未掺杂时的晶格常数c略小;SmSrFe_(23)CoO_(38)和Sm_2Fe_(23)CoO_(38)晶格常数a,b,c均比未掺杂时的晶格常数略小.Sm掺杂对体系的磁矩几乎没有影响,掺杂后形成的SmSrFe_(23)CoO_(38)、Sm_2Fe_(23)CoO_(38)晶体磁矩分为37.981 9μB和38.973 4μB.掺杂后形成Nd_2Fe_(23)CoO_(38)的磁矩明显小于未掺杂时SrFe_(12)O_(19)的磁矩,其值为31.962 4μB,掺杂前后Nd磁矩均为0;而Nd掺杂后形成SrNdFe_(23)Co_(38)的磁矩为51μB,掺杂后体系磁性明显增强,其中Fe表现为高自旋态,磁矩为4.1μB,Co也表现为高自旋态,磁矩为3.9μB,Nd掺杂前没有磁矩,掺杂后被局域为高自旋态,磁矩高达4.95μB.

Co与Nd共掺杂锶铁氧体SrFe_(12)O_(19)的电子及磁性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法对未掺杂的锶铁氧体SrFe_(12)O_(19)、Co掺杂SrFe_(12)O_(19)及Co与Nd共掺杂SrFe_(12)O_(19)的晶体结构、电子性质及磁性性质进行了计算.结果表明:未掺杂的SrFe_(12)O_(19)晶体为半导体,体系中Fe原子表现为高自旋态,2a、2b、12k晶位Fe原子的磁矩与4f1、4f2晶位Fe原子的磁矩反平行排列,总磁矩为40μB;Co掺杂SrFe_(12)O_(19)后体系表现出金属性,Co与Fe原子均表现出高自旋态,Co原子磁矩为2.5μB,Fe原子磁矩为3.58μB,总磁矩为34μB;Co与Nd共掺杂SrFe_(12)O_(19)后Fe原子表现为高自旋态,磁矩为3.55μB,Nd原子被局域为高自旋态,磁矩为3μB,Co原子表现为低自旋态,体系总磁矩为62μB,掺杂后体系磁性明显增强.

外电场作用下CH_2O分子的结构与特性

采用LSDA/6-311G(d,p)方法,研究了不同外电场(-0.02～0.02a.u.)作用下对CH2O分子的基态键长、键角、总能量和电荷分布的影响.结果表明:随着电场强度的增加,RCO非常缓慢的减小,RCH逐渐变大,CH2O基态分子的总能量、键角∠HCH和偶极矩均逐渐减小.外电场对CH2O分子的激发能和振子强度均有较大影响.

基态MgB的势能函数研究

用密度泛函理论B3LYP方法和6-311+G(2DF)基函数对基态MgB分子的势能函数进了数值计算,采用最小二乘法拟合出了Murrell-Sor-bie势能函数的参数,并根据拟合出的参数值计算出力常数和光谱数据。

基态MgAl分子势能函数的研究

本文采用密度泛函理论中的B3LYP方法,以cc-pVDZ为基函数,对MgA l分子的基态势能进行计算,根据计算值拟合出了MgA l分子的势能函数的各参数,并根据拟合出的参数值计算出了力常数和光谱数据.

BP分子基态的势能函数研究

本文以cc-pVDZ为基函数,采用密度泛函理论中的B3LYP方法对BP分子基态的势能进行了数值计算,并采用最小二乘法拟合出了Murrell-Sorbie势能函数的参数.根据拟合的结果计算出了与BP基态分子相对应光谱数据.

高温高压下正交MgSiO_3晶体的热力学性质

使用第一性原理方法研究了MgSiO3正交结构的晶格常数和弹性性质,并结合Debye-Grüneisen模型研究了压力从0到150GPa,温度从0到900K,MgSiO3正交结构的热力学性质,包括常压下晶胞体积V、定压热容CP、定体热容CV、熵S、德拜温度Θ、Grüneisen参数和体弹模量B随温度的变化以及不同压强下CP、CV、S、Θ、体膨胀系数α和Grüneisen参数与温度的关系.常压下计算的热容CP随温度的变化与实验数据符合很好.

OClO分子基态的结构与势能函数研究

用密度泛函理论的B3LYP方法,采用6-311++G(3df)全电子基函数,对OClO分子体系的结构进行了优化.OClO分子的基态为双重态的C2V构型,其电子状态为2B1,使用多体展式理论导出了势能函数的参数,进而给出了OClO分子基态势能函数的解析表达式,其势能面准确地复现了平衡态的结构特征.在ClO(X2∏)+O(3Pg)→OClO(X2B1)通道上存在一个鞍点,垒高约为2.648 eV,与实验值2.505eV接近.

基态C_2^-和MgC^+分子的势能函数

采用逆向的方法推导出了C2-的Murrell-Sorbie势参数,MgC+的分析势能函数则是在从头计算的基础上拟合出来的.