Si_(30)原子链的结构与密立根电荷布居分布的密度泛函紧束缚计算研究

在原子尺度上研究硅(Si)材料的结构对于微纳米电子器件的微小化发展和应用有远大的意义。本文运用密度泛函紧束缚方法,对具有不同原子间距的Si_(30)原子链的低能稳定结构和电荷分布进行研究。结果表明,对于具有不同初始原子间距的Si_(30)原子链,存在两种可能的低能稳定结构:一字型三聚结构和Z字型曲折结构。两种结构的原子间键长、键角和密立根电荷布居值分布表现出明显差异。

密度泛函理论研究对位卤代二苯醚的结构、电荷分布及光谱

利用密度泛函理论,对三种对位卤代二苯醚及二苯醚的分子结构、电荷分布及光谱振动进行定量化研究。选取B3LYP/6-31G(d)方法优化对位卤代二苯醚的分子结构,计算所获最优结构的红外及拉曼光谱振动频率,归属对位卤代二苯醚的光谱振动;借助核磁共振和密立根电荷分布计算,并结合二苯醚电荷分布分析引入不同对位卤素取代基对二苯醚各原子电荷分布的影响,从电荷分布角度研究对位卤素取代基对对位卤代二苯醚特征振动频率影响的变化规律和振动机理。结果表明:在对位卤代二苯醚最优结构下,对位卤代二苯醚取代基电负性越小,原子半径越大,C—X键长越大,越易被自然环境降解;对位卤素取代基的引入对二苯醚电荷分布影响较大,取代基电负性越大,醚键对位碳原子的电子云密度下降越多,间位碳原子的电荷分布变化受到卤素取代基与醚键氧原子的综合电子效应的影响,对邻位碳原子电荷分布影响不大;原子间电荷密度差对成键稳定性及特征振动频率影响较大,对位卤素取代基电负性越大,特征振动频率越高。

煤表面分子对甲烷吸附力场研究

采用密度泛函理论DFT方法,建立煤大分子骨架模型,并以范德华力作用半径为边界条件,构建煤大分子对CH_4分子吸附的量子动力学模型,在6-311G++基组上对煤大分子骨架模型和吸附模型结构进行优化,通过密立根电荷量分析了煤大分子表面的吸附空位,以及甲烷气体分子从游离态到吸附态的物理结构和特性变化。研究结果表明,煤表面分子和甲烷分子之间的吸附力场主要是静电场,甲烷分子在吸附过程中被极化,产生电偶极矩,C-H分子键长增大,吸附质和吸附剂之间的范德华力主要是诱导力和色散力以及甲烷分子被极化后的取向力,煤大分子表面的吸附空位可以通过煤大分子中各原子的密立根电荷量分析定量确定,通过模型结构优化发现,同一吸附空位可以对应多种甲烷分子吸附平衡结构,煤对甲烷分子的吸附为多分子层吸附。

石墨烯与关联单壁碳纳米管物理特性比较研究

采用基于广义梯度近似(GGA)的密度泛函方法(DFT)对石墨烯和卷曲后的关联碳纳米管(8,0)进行了理论研究。结果表明石墨烯每行斜键键长呈AAB周期变化,关联碳纳米管斜键长度成AABB规则变化,竖键长度均不变。石墨烯的密立根电荷数值大小分布无明显规律,内部原子多为正值,外部多为负值。关联碳纳米管的密立根电荷分布相对较有规律。碳纳米管的内部碳原子也有吸引电子的能力,从而与其它原子形成离子性键。两者在费米能级态密度大部分均由p轨道贡献。但是关联碳纳米管的费米能级也有一部分来自于s轨道电子的贡献,而石墨烯则几乎没有来自s轨道的贡献。