纤锌矿结构ZnO(0001)-Zn和(000-1)-O极性表面稳定几何及电子结构性质

采用超高真空分子束外延和扫描隧道显微(STM)技术,对纤锌矿结构ZnO单晶(0001)-Zn和(000-1)-O极性表面进行了STM形貌扫描和扫描隧道谱(STS)测量.STM表征结果显示,(0001)-Zn极性表面形成了以单层高度交替出现的直线型和锯齿型台面的大表面纳米稳定结构,还通过形成(3×3)再构表面来稳定其表面.而(000-1)-O极性表面则形成了双层高度台面的表面稳定结构.STS测量结果表明,(0001)-Zn极性表面内部偶极矩方向指向表面,而(000-1)-O极性表面内部偶极矩方向指向材料内部,导致两种极性表面能带的弯曲方向不同,最终引起两者导带底EC和价带顶EV能量位置的偏移.(0001)-Zn和(000-1)-O极性表面I-V和dI-dV曲线的偏移体现了两种表面的不同极性和电子结构性质.

渗透剂的分子体积和极性表面积分率对胰凝乳蛋白酶抑制剂2热稳定性的影响

渗透剂对蛋白质的稳定能力不仅与其极性表面积分率(fpSA)有关,而且也与其分子体积(V)密切相关.因此对于渗透剂稳定蛋白质能力的分析,需要同时考虑渗透剂的fpSA和V.为了考察渗透剂的fpSA和V对稳定蛋白质能力的影响,本文以胰凝乳蛋白酶抑制剂2(CI2)为模型蛋白,首先利用分子动力学模拟,考察了数种典型渗透剂对CI2热稳定性的影响;并根据模拟数据计算得到了渗透剂影响蛋白质热稳定性的一维结构参数;然后利用统计学双参数拟合,同时引入渗透剂的fpSA和V,建立了用于分析渗透剂稳定蛋白质能力的模型;最后利用模型分析了渗透剂的fpSA和V与其稳定蛋白质能力的关系.研究发现:利用分子动力学模拟结果定义并计算得到的一维结构参数能够较好地描述在热变性条件下渗透剂对CI2的稳定能力;所建立的模型能够很好地分析渗透剂对蛋白质的稳定能力;并且由于V和fpSA二次项的引入,可大大提高仅以fpSA为参数的模型的精度;另外,渗透剂对蛋白质的热稳定能力与其V成正比;由于拟合公式中引入了fpSA二次项,在fpSA小于0.7时,fpSA与渗透剂的稳定能力呈现负相关,但当fpSA大于0.7时,其与渗透剂的稳定能力反而呈现正相关.

ZnO(10■0)非极性表面的第一原理研究(英文)

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一原理超级原胞模型计算了ZnO(10■0)非极性表面的结构.计算表明顶层Zn原子明显向体内弛豫0.0328nm,第二层Zn原子的弛豫远离体材料0.0237nm,使得它类似于表面原子.顶层O原子的弛豫仅为0.0146nm,导致表面Zn-O二聚体有强烈扭转,扭转角达9.2°.(10■0)非极性表面Zn、O原子的电荷转移的计算表明这很可能就是(000±1)极性表面能稳定存在的原因.计算结果与其他理论计算结论和实验结论吻合很好.

从分子极性表面积预测头孢菌素类药物的血浆蛋白结合率

目的:采用分子结构参数预测头孢菌素类药物的血浆蛋白结合率。方法:用半经验自洽场分子轨道AM1法得到药物分子的优化几何构型,用Monte Carlo法计算分子极性表面积,相关分析采用逐步多元回归分析法。结果:头孢菌素类药物的血浆蛋白结合率(fb)与分子量(MW)和氢键给体表面积(SH)具有良好的相关性,回归方程式为:fb=0.5057+2.861×10-3MW-0.1572SH+4.714×10-3SH2(n=22,r=0.9042)。结论:头孢菌素类药物的血浆蛋白结合率不仅与药物的脂溶性,而且还与形成氢键的能力密切相关。从药物的分子量和极性表面积可以预测头孢菌素类药物的血浆蛋白结合率。

Cu吸附ZnO(10ī0)非极性表面的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,计算并分析了Cu在ZnO(10ī0)表面的吸附.通过分析比较不同吸附位的吸附能,最稳定位的差分电荷密度和态密度,发现:1)Ot位的吸附最稳定,ZnBri位置处是亚稳态吸附;亚稳态的ZnBri位吸附极易受到微扰发生键断裂,使得该处吸附的Cu移到Ot或OBri位.与Olga Dulub的STM实验发现吻合很好.2)差分电荷密度图显示出Cu-O方向有明显的电荷转移,这是Cu与ZnO(10ī0)面有较强作用的主要原因.3)Cu原子的Ot位吸附改变了ZnO(10ī0)面的成键平衡,使得呈电中性的ZnO(10ī0)面出现活跃的金属态,这应该就是Cu/ZnO吸附体系具有很强催化活性的根本原因.

CaF_2极性表面的马德隆势

应用Ｅｗａｌｄ方法计算了ＣａＦ２（１１１）、（１００）极性表面的马德隆势．结果表明马德隆势为了重现到体内值，表面区域的电荷将重新分布。

从分子极性表面积预测β-受体阻断剂的血浆蛋白结合率

目的从分子极性表面积和分子量预测药物的血浆蛋白结合率。方法根据半经验自洽场分子轨道AM1法得到的优化构型用Monte Carlo法计算得到分子量和分子极性表面积。用逐步多元回归分析法建立从药物的分子量、分子极性表面积预测14种β-受体阻断剂的血浆蛋白结合率的数学模型。回归方程采用statistics60软件做逐步多元回归分析得到。结果β-受体阻断剂的血浆蛋白结合率与分子量(MW)、氢键给体表面积(SH)和氢键受体表面积(So,N)具有良好的相关性,回归方程为:fb=1.89-6.50×10-2So.N+6.24×10-4SH2+1.41×10-4MW*So.N(n=13,R=0.8891)。结论β-受体阻断剂的血浆蛋白结合率与分子量和分子极性表面积密切相关。从分子极性表面积预测药物血浆蛋白结合率具有方便快捷的优点,可用于相关的药动学参数的研究。

WO_3(001)极性表面及氢吸附特性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对WO3(001)的极性表面及其氢吸附特性进行了理论计算。通过对比WO表面和纯氧表面的表面化学势研究了两个极性表面的热力学稳定性,并分别计算了表面的几何结构和电子结构。结果表明:在贫氧环境中WO表面比较稳定,而在富氧环境中纯氧表面更稳定,WO表面和纯氧表面分别呈现n型半导体和p型半导体特性,表面原子通过调整W-O键长和键角实现表面弛豫。氢原子在两个极性表面不同吸附位置的计算表明:对WO表面和纯氧表面,W5c位和O1c位分别是稳定的吸附位置,且两者具有不同的反应特性。

从分子极性表面积预测喹诺酮类药物的血浆蛋白结合率

目的从分子极性表面积和分子量预测药物的血浆蛋白结合率。方法根据半经验自洽场分子轨道AM1法得到的优化构型用MonteCarlo法计算得到分子量和分子极性表面积。用逐步多元回归分析法及人工神经网络法建立从药物的分子量、分子极性表面积预测喹诺酮类药物的人血浆蛋白结合率的数学模型。回归方程采用statistics60软件。结果喹诺酮类药物的人血浆蛋白结合率与分子量(MW)和氢键给体表面积(SH)具有良好的相关性,回归方程为:fb=364.98-42.67SH-0.89MW+0.11MW*SH(n=28,R=0.8922)。神经网络的计算结果 25个训练样本的根均方误差RMSE为0.0368,3个预测样本的根均方误差RMSE为0.0640。结论药物血浆蛋白结合能力与分子量和分子极性表面积密切相关。从分子极性表面积预测药物血浆蛋白结合率具有方便快捷的优点,可用于相关的药动学参数的研究。

Au与ZnO极性表面相互作用的第一原理计算

采用第一原理研究了Au在ZnO两个极性表面(0001)-Zn和(0001)-O的吸附,分析了单层Au吸附在ZnO极性表面上的态密度和吸附构型.计算结果表明:ZnO极性表面上单层Au吸附层能提高Zn原子在(0001)-Zn和(0001)-O面上的吸附能分别0.41 eV/原子和0.42 eV/原子;同时Au吸附层又比Zn吸附层更加活跃,总能计算可以看出Au处于顶端的构型比Au扩散构型更加稳定,使得Au恒处于顶端,很好的解释了Au在ZnO纳米结构生长过程中充当表面活性剂的角色.理论计算与实验中发现Au颗粒总是在生长出的纳米结构的末端这一现象吻合很好.

ZnO极性表面及其N原子吸附机理的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理赝势法计算了ZnO极性表面的几何结构和电子结构特性,对比分析了ZnO(0001)和ZnO(0001)表面结构弛豫、能带结构、电子态密度及N吸附ZnO极性表面的形成能情况.计算结果表明:相对于ZnO(0001)表面,ZnO(0001)表面受结构弛豫影响更加明显,而ZnO(0001)表面完整性更好.相对于体相ZnO结构,ZnO(0001)表面的能带带隙变窄,同时价带顶附近能级非局域性增强使晶体表面的导电性能变得更好;而ZnO(0001)表面的能带带隙变宽,由于O-2p态的存在,使价带顶附近出现了空能级,在热激发作用下,体内电子易向这些能级跃迁从而在表面形成电子聚集使表面带负电.同时还发现N原子吸附在ZnO(0001)表面面心位置的情况最稳定,而嵌入位在表面第一层处的形成能最低,因此N原子易集中于表面层中,而不是占据体内位置.

木材表面非极性化原理的研究 Ⅱ.木材与苯乙烯接枝共聚过程中化学官能团和表面极性的变化

通过对杉木、杨木木材及其主要成分在与苯乙烯接枝共聚反应过程中化学官能团及临界表面张力变化的研究,探讨了木材各化学组成在接枝共聚过程中的反应性能和对木材表面极性的影响。研究表明:木材可与苯乙烯发生接枝共聚反应,反应只在木素和苯乙烯之间进行。木材与苯乙烯接枝共聚可降低木材临界表面张力,即降低木材表面自由能,从而有效地改善木材的极性。

木材表面非极性化原理的研究 I.木材乙酰化过程中化学官能团的变化

对杉木和“三北”一号杨两种木材的各主要组成进行了酯化处理，研究其在乙酰化过程中木材各主要组成的化学官能团的变化特征和结构的稳定性。结果表明：磨木木质素、纤维素、半纤维素经乙酸酐处理后，红外光谱上的１７４２ｃｍ－１附近均出现了表示酯类ＣＯ伸缩振动的新的吸收峰，表明在乙酰化过程中这些组分的化学结构都有新的非极性酯类化学官能团产生；而极性的羟基官能团的数量均有不同程度的减少；芳香基和脂肪基的结构上均有乙酸酯生成。纤维素酯化程度较低，半纤维素化学结构在乙酰化过程中会发生降解，而木质素和纤维素较为稳定。乙酰化处理是降低木材表面极性的一种有效方法。

表面极性对微细石英颗粒沉降速度的影响

通过对微细石英颗粒的表面进行变性处理 ,研究表面极性对微细石英颗粒沉降速度的影响。石英砂粒群在水中的干涉沉降试验结果表明 ,干涉沉降速度的对数与松散度的对数基本保持直线关系。在相同的松散度下 ,疏水后的沉降速度比疏水前明显增大。疏水前后的直线斜率相等 ,均为 4 0 2 0 8,疏水前后的截距发生了变化。疏水前颗粒的自由沉降末速为 2 2 77cm/s ,疏水后为 2 411cm/s 。

乙炔等离子体聚合及对HDPE表面极性的改进

为提高非极性的聚乙烯材料表面性能，研究了乙炔在等离子体条件下在聚乙烯表面的聚合反应及其工艺影响规律，发现等离子体乙炔聚合物存在两种形态；薄膜和粉状物质，而且敏感地与工艺条件相关；沉积的乙炔薄膜可以大大地提高高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）表面极性，氢气的加入有利于聚合沉积膜与ＨＤＰＥ的粘附，红外光谱表明，沉积在ＨＤＰＥ表面的乙炔膜中含有大量的羟基和羰基。

聚醚硅油对聚苯乙烯表面极性的改性

利用聚醚硅油中硅油链段的表面活性,引导聚醚链段向聚苯乙烯表面迁移扩散,有效地提高了聚苯乙烯薄膜的表面极性和亲水性,水的接触角下降了70°,表面自由能增幅达180%,极性分量增加了9倍。采用ATR-FTIR测试技术检测了聚醚硅油中硅油链段在共混物薄膜表面的“靶向”作用,分析了不同接触介质对聚醚硅油改性作用的影响。结果表明,玻璃介质通过诱导作用促使聚醚硅油产生表面迁移行为,而空气介质中,硅油链段的良好靶向作用引导聚醚硅油分子在聚合物表面充分富集。

周期性密度泛函理论研究NO在Cu_2O(111)表面上的吸附

运用广义梯度密度泛函理论(GGA)的PBE方法结合周期平板模型,在DND基组下,研究了NO以N端和O端两种吸附取向在Cu2O(111)非极性表面上的吸附。通过对不同吸附位置的吸附能和几何构型参数的计算和比较发现:表面上配位不饱和的铜离子(CuCUS)为活性吸附位;NO的N端吸附比O端吸附更为有利,N端吸附时吸附能可达到113.5kJ·mol-1,而O端情况下只有39.7kJ·mol-1;NO倾斜吸附在Cu2O(111)表面上,O端吸附时倾斜度更大。在两种吸附取向情况下,N-O键的伸缩振动频率都发生了较大的红移,N端吸附情况下红移150cm-1,O端时红移330cm-1。前线轨道分析表明,Cu与NO间的吸附作用主要是Cu的d轨道和NO的π*轨道间的相互作用。表面弛豫的计算表明,Cu2O(111)面的弛豫对O端吸附方式产生较大影响,考虑表面弛豫时O端吸附为很弱的化学吸附(吸附能为39.7kJ·mol-1),而没有考虑弛豫时吸附能为60.5kJ·mol-1。

钙钛矿型铁电氧化物表面结构与功能的控制及其潜在应用

钙钛矿型铁电氧化物由于具有本征的、非易失的、可翻转的自发极化以及带有高电荷密度的极性表面等特性,被认为是最有前途的功能材料之一.研究钙钛矿型铁电氧化物的表面结构对理解其表面/界面能量转化、调控表面物质吸附和脱附、控制界面化学反应、以及设计稳定的低功耗电子器件具有重要意义.本文首先概述了铁电相与其表面结构的关系,并介绍了钙钛矿型铁电氧化物复杂表面结构的形成;之后阐述了铁电表面/界面结构的调控机制,为后续的钙钛矿型铁电氧化物的表面结构设计、表面性能与功能的控制提供了研究基础;最后介绍了铁电氧化物表面/界面的功能调控和潜在器件的设计,并结合目前铁电材料领域表面科学研究的局限性,对今后基于钙钛矿型铁电氧化物表面结构的研究发展以及应用前景提出了展望.

纳米粒子表面改性的研究进展

概述了无机纳米粒子表面改性的重要性,重点阐述了不同的表面处理方法及粒子与多种改性剂之间的相互作用机理。指出纳米粒子改性的目的在于降低粒子的表面能,改变粒子的表面极性,提高粒子与基体的亲和力,减少粒子间的团聚,促进纳米粒子在聚合物基体中的分散。

矿物表面活性及其量度

矿物及其材料的表面活性是其表面反应性的具体表征 ,它是由矿物表面功能基所控制。由于矿物表面金属原子的电负性不同 ,以及它所处的配位环境不同 ,常表现出不同的极性、荷电性和Lewis酸碱性 ,它与溶质和溶剂分子之间反应 (成键 )能力也不同 ,在热力学上表现为反应自由能变化也不同。因此 ,量度矿物表面活性就是量度其表面极性、荷电性和Lewis酸碱性 ,它既可用化学方法 ,也可用热力学的方法。前者是通过反应作用量来量度 ,后者通过反应作用能来量度。然而现代矿物谱学的方法更能给出矿物及其材料表面反应活性的本质和详细信息。