缺陷富勒烯C20分子器件的电子输运研究

运用基于第一性原理密度泛函理论(DFT)的非平衡格林函数(NEGF)方法,对正十二面体富勒烯C20分子及其有缺陷的C20分子进行了电子输运性质的研究。通过计算得出了模拟的电子透射谱线。通过比较不同缺陷的分子的传导特性,获得了C20的电子输运特点。通过比较发现,几乎所有情况下缺陷器件的传输概率在电子能量大于0.52eV时都大约是10-10,几乎没有电子透过,所以这种器件可以作为一种响应很好的电子开关;而器件中原子的缺失并没有造成电子传输路径的中断,在大多数情况下,在原子缺失处反而产生更多的传输路径,通路的增多使得器件传输能力得到提高。

富勒烯C20分子器件的电子结构和传导特性

运用基于密度泛函理论和基于非平衡格林函数的第一性原理方法研究了富勒烯C20分子及连接电极构成的C20分子器件的电子结构及电子输运性质.构建了三个基于C20分子的嵌入K和Si原子的电子输运系统,并得到了电子透射谱和分子轨道分布.分析了三种器件的电子结构和输运性质的产生原因,说明C20分子器件的电子传导主要集中在外壳.在C20分子空笼中嵌入K和Si原子后,其电子输运仍然主要集中于富勒烯C20的外壳.

硼/氮掺杂富勒烯C_(20)的结构和稳定性

应用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G*方法,对C20-2nX2n(X=B,N;n=1、2、3、4)各异构体进行几何构型全优化和振动频率计算,确定了基态结构,对它们的取代方式、电子结构、张力和芳香性进行了研究.氮掺杂不能显著降低分子的张力,C12N8的张力甚至比C20的还要大,极不稳定.C18B2的两个最稳定异构体1,14-C18B2和1,3-C18B2都有比较大的能隙和结合能,具有很强的芳香性,其张力与C20的相比均显著降低.1,14-C18B2和1,3-C18B2具有较高的稳定性,可以用红外光谱区分这两个构型异构体.

C20富勒烯分子及异构体的密度泛函方法研究

为更好地研究小富勒烯分子的形成机理和存在方式以及更好地了解它们的各种物理化学性质,利用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G*方法和基组水平下对分属D2h、C2h、C2、Ci和D3d对称群的C20富勒烯分子及异构体进行了结构优化、频率计算和自然键轨道分析,得到了它们的能量、能隙、振动光谱、电子结构特性。结果表明:C20分子具有明显的离域特征,这是它虽然违反五元环隔离规则却能够稳定存在的原因;所讨论的C20异构体的能量和能隙差别微小,属于等能体,其稳定性顺序为C2>D2h>D3d>Ci>C2h;各异构体的轨道杂化特征和电子转移特征也基本一致。研究发现红外光谱不适宜用来鉴别C20富勒烯分子的对称性,而喇曼光谱可能将D3d对称群的C20分子辨认出来。

N原子掺杂对富勒烯C_(20)分子电子结构与传输特性的影响

构建了Au原子面为电极的富勒烯C20分子及C20分子内掺杂N原子后的分子的电子输运模型,使用非平衡格林函数方法(NEGF)对构建的分子器件进行了电子结构和输运性质的计算。得出了电子结构和电子传输谱,分析了产生这个分子器件电子输运性质的原因。结果显示N原子的掺入有利于提高C20分子的电子传输功能。

不同金属外掺杂富勒烯C_(20)M(M=Li,Ti,Fe)的储氢性能

使用密度泛函理论（DFT）中的广义梯度近似（GGA）对经碱金属原子Li、过渡金属原子Ti和Fe修饰的富勒烯C20M（M=Li,Ti,Fe）的储氢性能进行研究.结果表明,C20Li（C20Ti和C20Fe）能够吸附H2的最大数目为6,6和4,与18电子规则相吻合;C20M（M=Li,Ti,Fe）对H2的平均吸附能在0.25-0.80 eV范围内,介于物理吸附和化学吸附之间（0.1-0.8 eV）,因此可以实现常温下对氢的可逆吸附.C20Li主要通过正负电荷形成的偶极矩作用进行储氢,而C20Ti和C20Fe主要通过Dewar-Kubas作用进行储氢.

C_(20)富勒烯分子异构体的^(13)C NMR谱特征比较

选择C20富勒烯分子最可能稳定存在的几种等能异构构型作为研究对象,在高斯中选用密度泛函理论,用B3LYP/6-31G*方法和基组对这几种分别属于D2h、C2h、C2、D3d和Ci对称群的C20富勒烯分子异构体进行了结构优化,得到了各个构型的键长信息并对它们进行了比较。根据对称性的不同对5种异构体分子的13C NMR谱图特征进行了分析和比较,阐述了每种异构体的NMR谱图特征线的数目以及强度差别。结果表明,通过观察C20富勒烯分子异构体13C NMR谱图中特征谱线的个数和强度,可以很好地区分5种异构体的异构类型,为实验上鉴定C20富勒烯分子所属对称群做了前期准备。

压缩变形对C_(20)富勒烯分子电子传输特性的影响

分别采用分子动力学方法与扩展的H櫣ｃｋｅｌ方法分析了双Ａｕ电极作用下 ,未变形以及压缩量为 10 %、2 0 %的C2 0 富勒烯分子的几何构形与电子结构 ;采用扩展的H櫣ｃｋｅｌ方法与格林函数方法计算了三种Ａｕ电极 压缩C2 0 分子 Au电极体系的导电性 .研究结果表明 ,C2 0 分子与Au电极之间的“接触”改变了C2 0 分子的电子结构 ;C2 0 分子与Au电极之间的结合既有共价键的成分 ,又有离子键的成分 ,跟Au电极对C2 0 分子的压缩量紧密相关 ;压缩的C2 0 分子具有更好的导电性能 .

C20富勒烯分子及C20^±富勒烯离子特性分析与比较

以C1对称C20富勒烯分子为模型,在Gussion03上做了结构优化、频率计算以及自然键轨道理论(NBO)计算,并在同样的方法和基组下分别对C20分子得失一个电子的情况做了计算,并进行了分析和比较。结果表明:C1对称C20富勒烯分子不稳定,易于得失电子而以离子形式存在。C20,C2+0,C2-0三者的能量关系为:EC20>EC2+0>EC2-0,C20更容易得到电子,成为C2-0。三种分子的能隙关系为:ΔEC20>ΔEC2+0>ΔEC2-0,说明C20分子带电后电子性质更活泼。

氮掺杂C_(20)富勒烯的几何结构和稳定性

应用密度泛函理论,对氮掺杂富勒烯C20的几何结构和稳定性进行系统研究.研究结果表明:C20富勒烯的结构随着掺杂氮原子个数的增多,结构畸变越来越严重;氮原子的掺杂使团簇失去电子变得不容易,氧化能力降低,还原能力增强;氮原子的掺杂在一定程度上增强了团簇的稳定性.

C1对称C20分子结构与光谱特性的密度泛函方法研究

利用密度泛函方法研究了富勒烯C20分子的结构、光谱和分子轨道分布特性.在B3LYP/6-31G*基组下完成了在C1群对称性下C20分子的几何结构优化,并通过计算得出了C20分子的能态、轨道密度和基振光谱.结果说明C20分子轨道具有明显的离域特性,能隙小于2 eV,具有半导体特性.红外与拉曼光谱分别对应两个强特征峰.

C_(20)分子的一个电子输运模型研究

本文构建了Li链为电极的富勒烯C_(20)分子的电子输运模型,使用非平衡格林函数方法(Non-equi-librium Greens function,NEGF)对构建的Li电极和C_(20)分子构成的分子器件进行了电子输运性质的计算.计算得出了电子透射谱和电流电压曲线,分析了产生这个分子器件电子输运性质的原因.研究计算结果发现,大部分能量的电子是不会穿过器件的,即使考虑不同偏压,能穿过器件的电子都集中在几个固定的能量上,且在这几个固定能量上透过率比较高.计算得出的伏安曲线说明在偏压为1.925V时电流达到最大,只有在这个偏压周围才有相对明显的电流.

碰撞C_(20)-C_(20)富勒烯分子的聚合与分裂

针对碳富勒烯制备过程中普遍存在的碳原子团簇与碳原子团簇的相撞、聚合与生长现象,采用分子动力学与量子力学相结合的方法,对C_(20)富勒烯分子之间碰撞后的聚合与分裂过程进行了理论模拟。模拟结果表明,(1)当碰撞速度较小时,分子间发生弹性碰撞;当碰撞速度较高时,分子间发生聚合;当碰撞速度非常高时,分子间碰撞后发生分裂。(2)C_(20)分子碰撞后的聚合与分裂行为,不仅与分子之间的初始碰撞速度有关,而且还与分子的碰撞形式有关。