激发态下甘氨酸与水分子间氢键性质研究

在生物体中氨基酸通常以水作为溶剂,是形成细胞的重要成分.在该环境下,分子间氢键的产生会对氨基酸分子与水分子的结构和性质产生影响.为了研究其在基态和激发态下的性质,本文利用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对甘氨酸分子和H_(2)O分子在基态和激发态下的分子间氢键的静电势、键长、自然键轨道(NBO)电荷、分子中的原子理论(AIM)分析、Wiberg键级b、红外(IR)光谱、空穴-电子轨道和基态与激发态之间的电子转移进行了理论研究.结果表明:分子间氢键的形成会导致分子结构的改变和红外光谱振动频率的移动.在激发态下,分子间氢键有不同程度的增强或减弱.该计算结果为氢键的形成和激发态下分子间氢键的研究提供理论依据.

基于外电场作用对二溴苯的光谱特性和解离特性

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。

外电场下二溴一氯甲烷分子的光谱特征和解离特性

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。

二溴甲烷分子在外电场下物理性质及逐步解离特性研究

二溴甲烷在太阳光辐射下分解成破坏臭氧的溴自由基,严重危害自然环境和人类健康,研究对二溴甲烷的降解很有必要.利用密度泛函理论在B3LYP/6-311G(d,p)基组水平上研究了不同外电场(0~0.025a.u.)作用下二溴甲烷分子的物理性质,包括总能量、键长、电偶极矩、能级、能隙、红外光谱等.采用含时密度泛函理论在同样基组水平下研究了外电场对分子激发态的影响.此外,外电场下扫描两个C-Br键的势能曲线,发现外电场强度分别为0.025a.u.和0.04a.u.时两个C-Br键依次断裂分子发生逐步解离,该结果为保护环境即对二溴甲烷进行电场降解提供重要的参考依据.

外电场下4-氟苯酚分子的分子结构和解离特性

4-氟苯酚是一种用途广泛的芳香族化合物,同时也是具有毒性的有机污染物之一,对环境和人体都有巨大危害.研究其在外电场作用下的降解机理具有重要意义.本文采用密度泛函方法(DFT)方法和含时密度泛方法(TD-DFT)在B3LYP/6-311G+(2d,2p)基组水平上,研究了4-氟苯酚分子在不同外加电场(0-0.03 a.u.)下的几何结构、光谱特性、解离特性.结果表明,外加电场对4-氟苯酚分子的结构和性质有较大影响,随着X(C-F键)方向外电场的增加,4-氟苯酚分子C-F键的键长增大、分子体系总能量逐渐减小、偶极矩逐渐增大、能隙逐渐减小.4-氟苯酚分子红外光谱的最强峰发生红移,紫外吸收光谱吸收峰峰值先增大后减小,峰型变宽,4-氟苯酚分子解离势能逐渐减小,说明4-氟苯酚分子在外电场作用下趋于解离.该研究对4-氟苯酚污染物分子的外电场降解提供参考.

飞秒时间分辨的光电子影像对3-甲基吡啶分子超快动力学研究(英文)

利用飞秒时间分辨的光电子影像技术结合时间分辨的质谱技术,研究了3-甲基吡啶分子激发态的超快过程.实时观察到了3-甲基吡啶分子S2态向S1态高振动能级的超快内转换过程,该内转换的时间大约为910fs.二次布居的S1态主要通过内转换衰减到基态S0,该内转换的时间尺度为2.77 ps.光电子能谱分布和光电子角分布显示,S2态和S1态在电离的过程中跟3p里德堡态发生偶然共振.本次实验中还用400 nm两个光子吸收的方法布居了3-甲基吡啶的3s里德堡态.研究表明,3s里德堡态的寿命为62 fs,并主要通过内转换快速衰减到基态.

2-甲基吡嗪分子激发态系间交叉过程的飞秒时间分辨光电子影像研究

飞秒时间分辨光电子影像技术和飞秒时间分辨质谱技术相结合,研究了2-甲基吡嗪分子电子激发态超快非绝热弛豫动力学.用323 nm光作为泵浦光,把2-甲基吡嗪分子激发到第一激发态S1,用400 nm光探测激发态演化过程.通过时间分辨质谱技术测得S1态的寿命为98 ps.实验中,实时观察到了单重态S1向三重态T1的系间交叉过程.通过分析发现,跟吡嗪分子S1态的动力学过程不同,2-甲基吡嗪分子激发到S1态后,不仅S1→T1系间交叉过程是S1态主要衰减通道,S1→S0内转换过程也是S1态另一个主要衰减通道.发挥飞秒时间分辨光电子影像技术的优点,实验上得到不同泵浦-探测时间延迟的光电子角分布,从角分布信息结合光电子能谱信息,尝试观察2-甲基吡嗪分子的非绝热无场准直,但由于2-甲基吡嗪分子对称性比吡嗪分子更低,对称性更低分子准直现象的观察更有挑战性,在实验中未能观察到非绝热准直动力学.本工作为2-甲基吡嗪分子S1态非绝热弛豫动力学提供了较清楚的物理图像.

溴乙烯分子在外电场中的光谱特征和解离特性分析

阐述密度泛函理论DFT在B3LYP/6-31+G(d,p)基组上优化,并计算了沿着y方向施加不同外加电场(-0.03~0.03 a.u.),对溴乙烯(C2H3Br)分子基态结构、键长、总能量、偶极矩、电荷分布、前线占据轨道能级、能隙、红外光谱,以及势能面的影响和变化规律。研究发现,从0a.u.逐渐增加到0.03a.u.电场时,分子键长逐步增大,体系总能量逐渐减小,能隙逐渐减小,在一定电场范围内,4C和6Br两原子的净电荷量增大,吸引力增大,4C-6Br的键长减小。随着正向外电场的逐渐增大,红外光谱的最强峰均发生红移,分子势能面降低,势垒逐渐变小最后消失。研究发现,外电场强于0.03a.u.时溴乙烯分子C-Br键断裂发生解离,这对溴乙烯的外场降解提供了重要的理论依据。

激光光谱实验室在本科教学中的作用研究

没有一流的实验室就没有一流的大学,没有一流的大学就很难培养一流的人才。高校科研实验室在高等院校的发展过程和创新型人才的培养方面有着极其重要的地位和作用,而实验室仪器设备又是实验室的重要组成部分。近年来,随着国家对科研的重视和各高校科研水平的提高,国家和高校对实验室建设投入力度也在不断地加大,大型科研设备在高校科研中的使用率已经达到很高的水平,但是在本科教学能力培养中的应用率仍然有待提高。在怎样合理的教学中运用大型科研设备来培养学生的实验能力、实践能力和技术水平是当代高校应该考虑和规划的一个新问题。以激光光谱实验室为例,探讨高校大型科研设备实验室在本科教学中发挥作用较具针对性和必要性。

外电场对溴苯分子光谱特征影响的研究

芳香族化合物是一类广泛存在于自然界的性质稳定、具有很大毒性和致癌、致畸性的化学物质。其中,溴苯(C6H5Br)是破坏自然环境并对人类身体健康有严重威胁的有机污染物之一,研究外电场对溴苯光谱特征的影响在大气化学、燃烧化学、环境监测等领域有很广泛的应用。基于密度泛函理论(density functional theory, DFT),在BPV86/6-311G(d, p)水平上计算优化得到了不同外加电场(0~0.03 a.u.)下,溴苯分子的红外光谱。并在此基础上,用同样的基组计算优化得到了溴苯分子的紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱。在实际测量过程存在诸多困难,很难得到特定大小和方向电场下溴苯分子的红外光谱、 UV-Vis光谱等物理特性。研究表明:通过与实验值比较,基于密度泛函理论计算得到的溴苯的红外光谱和UV-Vis光谱具有很高的准确度和很好的分辨率,且包含的波长范围更广。因此这些结果可作为实验值的补充,为在理论上研究外电场对溴苯分子C-Br键振动频率、红外光谱和UV-Vis光谱的影响提供了新的方法和思路,具有很强的参考价值。无外电场情况下,由于C-H键振动,溴苯分子的红外光谱在频率为718 cm^-1处出现了最强吸收峰,在1 455 cm^-1处产生了一个仅次于最强峰的吸收峰。C-Br键在727和1 185 cm^-1附近有两个较强的吸收峰。随着外电场从0增大到0.03a.u., C—Br键的两个红外光谱特征峰均发生不同程度的红移且振动强度增大,部分C-H键振动也有类似的变化。电荷沿C-Br键从6C原子转移到Br原子,大大增强了Br原子的电负性, 6C原子的负电荷密度略有降低。因此, 6C原子和Br原子之间的库仑力增大,导致C-Br键红外光谱的振动强度增大。同时, UV-Vis光谱最强峰对应的波长从191.6 nm蓝移到187.4 nm,摩尔吸收系数从23 402.171增大到28 885.125。这些结果为研究溴苯在外电场下的光谱检测提供了理论参考,也对研究其他有机污染物的光谱检测方法有启示作用。

苯乙炔分子电子激发态超快动力学研究

采用飞秒时间分辨质谱技术结合飞秒时间分辨光电子影像技术研究了苯乙炔分子电子激发态超快非绝热弛豫动力学.用235 nm光作为泵浦光,将苯乙炔分子激发到第二激发态S2,用400 nm光探测激发态的演化过程.时间分辨的母体离子的变化曲线用指数和高斯函数卷积得到不同的两个组分,一个是超快衰减组分,时间常数为116 fs,一个是慢速组分,时间常数为106 ps.通过分析时间分辨的光电子影像得到光电子动能分布,结合时间分辨光电子能谱数据发现,时间常数为116 fs的快速组分反映了S2态向S1态的内转换过程.实验还表明S1态通过内转换被布局后向T1态的系间窜跃过程为重要的衰减通道.本工作为苯乙炔分子S2态非绝热弛豫动力学提供了较清晰的物理图像.

基于外电场作用氟氯碳酰的光谱特性和解离特性

采用密度泛函方法(DFT)在B3LYP/6-31G(d)水平上优化计算了在不同外电场作用下氟氯碳酰分子的物理性质,包括键长、键角、分子体系总能量、偶极矩、能隙、红外光谱、拉曼光谱以及解离特性.研究表明在外电场(-0.02—0.07 a.u.)作用下,氟氯碳酰分子结构有明显的变化,随着外电场的增强,分子C-O键长、C-Cl键长逐渐增大,C-F键长逐渐减小,分子体系总能量、能隙先增大后减小,偶极矩先减小后增大;分子红外光谱的O p-deform、CCl stretch(str)、CF str振动发生了蓝移,CO str振动发生了红移,CO deform振动先红移后蓝移,分子拉曼光谱的O p-deform、CCl str、CF str、CO str振动移动情况与红外光谱相同,当外电场强度为0.03 a.u.时,分子C-Cl势垒消失,分子发生解离,当外电场强度为-0.005 a.u.时,分子两个键断裂,发生逐步解离.研究工作为进一步研究氟氯碳酰分子的解离特性及臭氧层的保护提供理论依据.

溴乙烷在外电场下的光谱和解离特性（英文）

溴乙烷在太阳辐射下解离生成溴自由基,破坏大气臭氧层,因此有必要采取措施对其进行降解。采用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/6-31G+(d,p)水平上计算外电场(0~0.0285 a.u.)下溴乙烷的解离特性和光谱特征。计算结果表明,随着Z轴方向的电场强度从0 a.u.增加到0.0285 a.u.,分子体系总能量逐渐减小。同时在这一过程中,能隙单调变小,偶极矩逐渐增大。计算的溴乙烷解离势能曲线显示,强度为0.030 a.u.的外电场将使C-Br键断裂。以上这些结果为溴乙烷进行电场降解提供了重要信息。

激光诱导击穿光谱对农药气溶胶的在线监测

作为现代农业的重要工具,农药凭借其高效的灭病虫害能力在农业生产中应用广泛,然而其灭杀虫害的同时对大气环境和人体健康等方面也会造成危害。使用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对农药的气溶胶喷雾进行了在线探测,研究了使用LIBS技术对农药使用过程的实时监测。首先检测了清洁环境下的空气LIBS光谱,在空气的光谱中探测到大量的氮(N)、氧(O)原子发射谱,这个结果与空气成分是相吻合的;同时还观察到了氢(H)的两条巴尔默系原子谱线,这主要是来源于空气中的水蒸气。值得注意的是,在空气谱中还发现了两条氩(Ar)的原子谱线,这也表明LIBS技术在微量元素检测方面有着重大潜力。选用农药敌杀死作为研究对象,对其有效成分溴氰菊酯(C_(22)H_(19)Br_(2)NO_(3),CAS:52918-63-5)进行了LIBS检测。在溴氰菊酯的LIBS光谱中观察到了卤素元素溴(Br)的存在,标记出了两条Br的原子发射谱线(827.294和833.470 nm)。对农药样品进行探测时也发现了包括CN分子发射谱与C_(2)分子发射谱等大量空气光谱中没有检测到的特征谱线;同时还检测到了空气谱中没有观测到的元素纳(Na)以及钙(Ca);尤其是Ca,农药中不仅仅检测出了Ca的存在,而且相比于溴氰菊酯光谱中Ca谱线的能量以及数量都有着非常明显的上升。最后,实验中对CN分子的温度进行了研究;拟合得到溴氰菊酯与农药的CN分子的振动温度分别为8800和6200 K,转动温度分别为8600和5500 K。以上结果表明了使用LIBS技术对农药的在线监测是可行的,是有发展前景的。

间二甲苯分子在不同外电场下结构和解离特性研究

间二甲苯是挥发性有机物(VOCs,Volatile Organic Compounds)的关键活性成分,研究其在外电场下的性质十分重要.采用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-311G++基组水平上对间二甲苯分子进行优化,从分子结构研究了不同外电场(-0.025 a.u.~0.025 a.u.)作用下,间二甲苯分子的总能量,键长,电偶极矩,前线轨道,红外光谱和解离势能面.计算结果表明,沿两甲基中C原子连线方向的电场(-0.025 a.u.~0.025 a.u.)增加时,分子总能量和能隙先增大后减小,电偶极矩先减小后增加.通过计算发现外电场对间二甲苯分子不同键长和不同振动模式的红外光谱的影响均有所不同.间二甲苯分子的解离特性表现为:沿两甲基中C原子连线方向施加强度超过0.047 a.u.的电场时,位于电场增加方向的甲基与苯环之间起连接作用的C-C键断裂.以上计算结果可为利用电场降解间二甲苯提供重要理论参考.

ICl分子在外电场中的物理性质研究

ICl作为一种强氧化剂并广泛用于农产品,自身具有毒性并且严重破坏大气臭氧层.本文通过外加电场研究ICI分子的物理特性,采用Hartree-Fock的方法,在DGDZVP基组水平上计算不同外电场(-0.020-0.020 a.u.)下ICl分子的基态稳定电子结构,研究了外电场对ICl分子的分子结构、键长、偶极矩、总能量、能隙以及红外光谱、势能面的影响规律.结果显示在外电场的作用下分子结构变化显著,随着Z(I-Cl键)方向的外电场的增大,ICl分子键长一直减小,总能量先增大后减小,电偶极矩先减小后增大,能隙E_(G)先增大后减小,同时ICl红外光谱的最强峰先发生蓝移再发生红移,另一方面当电场强度为-0.04 a.u.时外电场使I-Cl键断裂,这也证实了研究ICl分子在外电场物理性质是有意义的.

外电场下溴化铯的分子结构和解离特性

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。

KF分子在外电场中的物理性质研究

为了研究氟化钾的物理性质,本文采用密度泛函理论和含时密度泛函理论LSDA方法在6-311G基组水平上,研究了KF分子在不同外加电场(-0.02~0.02 a.u.)下的键长、能量、电荷分布、能级分布、能隙、红外光谱以及激发态的变化规律.结果表明,外加电场对KF分子的结构有较大影响,随着Z(F-K键)方向外电场的增加,KF分子的键长以及电偶极矩一直减小,总能量一直增大,能隙E G先增大后减小,同时KF红外光谱的最强峰发生蓝移,前10个激发态发生红移,另一方面,随着电场强度的增大,KF分子解离能增大,反之解离能减小.

高中物理新人教版与新鲁科版教材比较分析——以必修第一册为例

根据高中新课程标准的要求,出版社对每个不同版本的教材进行了改进,新编写的人教版教材在组织结构、知识结构、认知结构等方面与鲁科版教材有所不同。本文对新人教版与新鲁科版教材进行比较分析,有利于教师了解不同版本的编排体系,从不同的角度理解和把握教学重难点有着不可忽视的作用。同时,教师在教学设计过程中,也可以汲取不同版本的长处。

飞秒时间分辨的光电子影像技术研究2-氯吡啶超快内转换动力学(英文)

利用时间分辨的飞秒光电子影像技术结合时间分辨的质谱技术,研究了2-氯吡啶分子激发态的超快过程.实时观察到了2-氯吡啶分子第二激发态(S2)向第一激发态(S1)高振动能级的超快内转换过程,该内转换的时间常数为(162±5)fs.实验结果表明,通过S2/S0(基态)和S1/S0的锥形交叉衰减到基态的衰减通道也是退布居的重要通道,其时间尺度为(5.5±0.3)ps.