非线性光学极化率密度泛函理论计算的基组效应

由于分子的非线性光学性质与分子外层电子行为及激发性质密切相关 ,扩散函数对分子的非线性光学极化率计算非常重要 .在ADF程序中的DZP基组基础上缀加扩散函数 ,构造出我们称之为DZP +df的新基组 .通过对 5个模型分子的含频二阶非线性光学极化率的密度泛函理论计算 ,表明新基组可以得出较DZP基组更为准确可靠的结果 ,同时比较ADF程序内置带有扩散函数的大基组 ,计算量大为减少 .

Ga_(2n)(n=1～4)团簇自旋极化机理的密度泛函理论研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似(GGA)下对Ga_(2n)(n=1～4)团簇进行了几何结构优化和结合能计算,并对其电子结构及成键特性进行了分析.结果表明,Ga_2,Ga_4团簇的基态都是自旋极化态,Ga_6团簇的能量局域极小的八面体结构也具有自旋极化;这些团簇的最外层分子轨道的空间分布是对称的,最外层分子轨道之间的能量相差很小,最外层分子轨道的近简并引起了自旋极化;对称性较高的团簇容易形成近简并的最外层分子轨道.

非均匀流体密度泛函理论研究进展

由于流体在空间分布的不均匀性,可以导致流体在固液、汽液或液液界面形成与均匀流体非常不同的性质。目前对非均匀流体结构和热力学性质的研究主要有积分方程(IET)理论、密度泛函理论(DFT)和计算机分子模拟等。其中 DFT 方法在上个世纪70年代被引入到非均匀流体结构和热力学性质的研究,得到了较快的发展,经历了从简单流体到复杂流体和聚合物流体的发展与应用。不同 DFT 方法本质的区别在于对体系剩余自由能巨势泛函所采用的近似方法不同。在简单流体的 DFT 方法中,对剩余自由能的近似包括:1.局域密度近似,2.力口权密度近似,3.泛函展开近似,4.基本度量理论(FMT)方法,5.桥函数方法等等。考虑分子链的连接性,上述所有简单流体的 DFT 方法都被扩展到了分子流体和聚合物系统。通过引入平均场近似或者加权密度近似对链分子链节之间的 van der Waals 相互作用加以考虑,使 DFT 方法可以应用到更加实际的分子系统。

Ti_2分子的结构与势能函数及自旋极化效应

作者采用Gaussian98程序中的B3P86密度泛函(DFT)方法,对Ti2分子进行了优化,研究表明该分子基态为5重态,并且在过渡金属中Ti2分子存在自旋极化效应.作者计算了该分子的力学常数、光谱数据及势能函数.结果表明:该分子基态离解能为1.853eV,平衡键长为2.002 ,谐振频率为258.03cm-1,二阶、三阶及四阶力学常数分别为0.939×10-18J·nm-2,-2.602×10-18J·nm-3及4.404×10-18J·nm-4.得到了Ti2分子的Murrell Sorbie势能函数.

非定域密度函数计算微波改性天然沸石的介孔分布(英文)

采用微波加热离子交换方法改性天然沸石以增加其介孔容量，同时以传统回流加热离子交换方法制备的改性沸石作为对照，用非定域密度函数理论（NLDFT）和氮气在柱状、孔状硅介质上的吸附模型为依据，计算不同加热方法改性沸石的孔径分布曲线。结果表明，所选择模型和实际测得的样品等温线有很高的拟合程度。与传统BJH方法相比，NLDFT方法可以提供更多的孔径分布信息。相对于未改性沸石，微波加热改性天然沸石的介孔直径增加3～5nm，而常规回流加热只增加直径在3nm以下的介孔。这主要是由于沸石颗粒在回流加热过程中相互剧烈摩擦，导致沸石的结构受到破坏，沸石由层片状变为粉末状，而微波加热改性后的天然沸石仍保持原来的层片状。微波加热法提供了一个高效的天然沸石介孔容量增加途径。

非定域密度函数计算铁掺杂羟基磷灰石的介孔分布(英文)

采用离子交换法制备了铁掺杂羟基磷灰石(Fe-HAp)介孔材料,并以非定域密度函数理论(NLDFT)计算了不同浓度铁离子掺杂羟基磷灰石的孔径分布曲线。NLDFT模型结果表明,羟基磷灰石以集合体间孔隙为主,当铁离子浓度大于0.01 mol·L-1时,Fe-HAp的集合体内孔隙逐渐增加。在铁离子浓度为0.05 mol·L-1时制备的Fe-HAp具有最大量的集合体内孔隙。当铁离子浓度大于0.05 mol·L-1时,Fe-HAp粒子尺寸急剧减小,导致集合体内孔隙相应地减少。透射电子显微镜很好地证实了所选择NLDFT模型的结果,相比传统BJH模型,NLDFT模型更为准确。

周围空气分子吸附对单分子自旋逻辑门功能性影响的理论研究

单分子自旋逻辑门是分子自旋电子学中重要的功能器件之一.本文将两个二苯并四氮杂[14]轮烯钴配合物分子通过碳原子链相连然后再通过碳原子链连接到(4,4)单壁碳纳米管电极以构成单分子自旋逻辑门器件.利用第一性原理方法研究了周围空气分子吸附对所设计单分子自旋逻辑门器件功能性的影响.理论计算结果表明,所设计的单分子器件根据对输入和输出信号定义的不同可以实现AND、NOR或XNOR逻辑运算功能.将其置于空气中时,CO_(2)气体分子的吸附不影响器件的逻辑运算功能.相反,当O_(2)、N_(2)或H_(2)O分子吸附时,器件不再具有上述逻辑运算功能.进一步分析发现,二苯并四氮杂[14]轮烯钴配合物分子与吸附CO_(2)气体分子间相互作用很.弱,分子器件费米能级附近的电子态几乎不受影响.然而,二苯并四氮杂[14]轮烯钴配合物分子与O_(2)、N_(2)或H_(2)O分子间相互作用较强,导致分子器件费米能级附近的导电态远离费米能级,从而使自旋向上和自旋向下的电子都不导通,进而使逻辑运算功能失效.研究工作表明,周围空气中的气体分子吸附对单分子器件功能性具有重要影响.

基于经典电磁理论分子简化模型的分子力与分子势能函数研究

分子力的本质是通过分子势场的电磁相互作用,其作用规律很复杂。由于分子力的复杂性,使得分子势能函数更为复杂。本文基于经典电磁理论,通过构建单原子非极性分子简化模型,把孤立分子简化成单原子球状模型的非极性分子,并将核外电子绕核运动的复杂电子云简化成相对稳定的圆形轨道。根据库仑定律、安培定律和分子极化现象对分子间相互作用力的变化规律进行研究,给出分子力函数表达式。并构建分子极化距离约束函数,给出氦分子的实例数据的计算结果,用mathematica软件模拟出氦分子的分子力曲线。同时,根据分子力为保守力,结合分子力函数表达式,给出分子势能函数表达式,仍然通过氦分子的实例数据的计算结果,用mathematica软件模拟出氦分子的分子势能函数曲线。

dπ-pπ共轭对分子电子输运性质影响的理论研究

[目的]探究Ⅳ主族的C、Si、Ge等原子与不同离域基团形成的dπ-pπ共轭对相应分子体系电子输运性质的影响.[方法]采用密度泛函理论结合非平衡格林函数(DFT-NEGF)方法探究了含Ⅳ主族元素(C、Si、Ge)的三类分子:四乙基烷烃分子(C_(9)H_(20)S_(2)、SiC_(8)H_(20)S_(2)、GeC_(8)H_(20)S_(2)),四乙炔基烷烃分子(C_(9)H_(4)S_(2)、SiC_(8)H_(4)S_(2)、GeC_(8)H_(4)S_(2)),四苯基烷烃分子(C_(25)H_(20)S_(2)、SiC_(24)H_(20)S_(2)、GeC_(24)H_(20)S_(2))的电子输运性质.[结果]在四乙基烷烃分子中,中心原子Ge由于具有更为扩展的d轨道与碳氢(C—H)σ键存在dπ-pπ轨道相互作用,四乙炔基烷烃分子中乙炔基与Si的d轨道也存在dπ-pπ共轭,而在四苯基烷烃分子中苯环基团间存在额外的π-π弱相互作用,其均有利于电子离域,增大单分子电导.[结论]该研究一定程度上建立了dπ-pπ共轭作用与分子电子输运性质之间的联系,可为含Ⅳ主族中心原子分子在单分子电子学器件中的应用提供参考.

金属热疲劳的非平衡统计理论研究

从微观机理出发探讨金属热疲劳的宏观统计性质 .利用疲劳断裂非平衡统计理论 ,由 Raj和 Baik的混合模型 ,从微观机理与宏观特性相结合的角度对热疲劳进行分析研究 .得到迁移长大速率、涨落长大系数、热疲劳微裂纹的统计分布和统计平均值、热疲劳断裂概率及可靠性等 ,同时对结果进行了讨论 .结果表明热疲劳微裂纹分布函数、断裂概率。

NX(X=F,Cl,Br)分子结构与极化函数f轨道的作用

用密度泛函理论的Becke3LYP方法,计算了NX(X=F,Cl,Br)的激发态b1Σ+和基态X3Σ-,并对比不含f轨道的基集合cc-pvDZ和6-311+G与含f轨道的基集合6-311+G(3df)的计算结果,发现极化函数f轨道对NCl和NBr的键长与谐振频率ωe有明显改进作用,即f轨道对成键有贡献,而f轨道对NF的Re和ωe则无明显作用.同时,基于能量共振转移的需要,用NF代替O2-I红外激光系统的O2是不适宜的,而用NCl和NBr代替则是可能的.

Ni_2分子的自旋极化效应

采用Gaussian98程序中B3P86密度泛函 (DFT)方法 ,对Ni2 分子进行了优化 ,得到该分子基态为 5重态 ,并且首次发现了过渡金属中Ni2 分子存在自旋极化效应 .计算得到了该分子的力学常数、光谱数据及势能函数 .计算结果表明 :该分子基态离解能为 1.835eV ,平衡键长为 0 .2 2 4 3nm ,谐振频率为 2 6 2 .35cm-1,二阶、三阶、四阶力学常数分别为 1.190 1aJ/nm2 、- 5 .872 3aJ/nm3 及 2 1.2 5 15aJ/nm4,得到了Ni2 分子的Murrell Sorbie势能函数 .

结构鲁棒优化的非概率集合理论凸方法

以传统的优化理论为基础,考虑含不确定结构参数的情况,提出了非概率凸集合理论的结构优化方法. 将结构优化列式中的目标函数与约束条件所含有的不确定参数用凸集合定量化,只需知道其所在范围的边界, 降低了以往处理不确定性问题概率方法需要知道不确定参数的均值、方差或概率分布密度等详细统计信息的要求.提出的鲁棒优化方法在使目标函数达到设计要求的同时,结构还能承受结构参数在其所在范围内变化引起结构性能的变异.通过优化问题中普遍使用的10杆平面桁架和一个72杆空间桁架实例,给出了当结构参数为名义值时结构的优化结果,以及结构参数具有不确定性时的优化结果,力求表明所介绍的方法的可行性和优越性.

人造双原子分子的自旋极化电子输运

利用非平衡格林函数方法研究了Aharonov-Bohm环中人造双原子分子的自旋极化电子输运性质。计算了量子点中自旋相关的占有数、自旋积累以及系统总电导和自旋极化率。发现两电极之间的耦合强度以及量子点之间的耦合强度对系统自旋相关输运性质以及总的电导有重要影响。

Fe／Cr(001)超晶格层间耦合和自旋极化的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的平面波赝势法对Fe／Cr(001)超晶格的层间耦合和自旋极化进行了系统地研究．结果表明:理想Fe／Cr超晶格的层间耦合随反铁磁Cr层层数的增加呈短周期性振荡;在较稳定的结构中,整个Cr层都以较大的磁矩被极化,且极化程度受铁磁层原子数的影响较大．

Fe_n,Co_n和Ni_n(n=2～4)分子团簇的自旋极化效应

采用密度泛函理论中的交换关联函数B3P86，对Fen，Con和Nin（n=2～4）分子团簇进行了几何结构的优化。对于每一个分子体系，为了能找到具有最低能量的结构，分别考虑多种同分异构体和不同的多重度，最终得到它们的基态结构、键长和键能。结果表明：Fen，Con和Nin（n=2～4）分子的最低能量随着多重性的增加而降低，这种电子自旋的非平衡性显示出自旋极化效应。

一维钴分子链自旋电子器件的理论模拟

自旋电子学以研究自旋为信息载体,相比传统器件具有优异的性质得到了广泛关注.以实验合成的一维钴分子链分子为基础,利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法,模拟分析了一维钴分子链基器件在不同磁性态的自旋极化输运性质,发现其铁磁性态具有较好的自旋极化效率,而反铁磁态无自旋电流,从理论上详细分析了自旋极化输运现象的物理本质.该结果对理解钴分子链自旋电子器件的自旋输运性质和器件应用具有一定的理论意义.

在外磁场作用下的反铁磁体的体磁极化激元的强度函数

当电磁波在反铁磁体中传播时,它将与反铁磁的磁振子相互作用而形成体磁极化激元。与体磁极化激元相联系的能量一部分存在于电磁场中,一部分存在于激发的磁振子中。本文用电磁场理论和反铁磁体的转矩方程组研究了这两部分能量的能量密度与频率的关系,并给出在Voigt位形下体磁极化液元的强度函数。

基于Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的非均匀量子线中电子传输特性研究

采用非平衡格林函数方法,结合Landauer-Büttiker近似,研究基于Rashba和Dresselhaus两种自旋轨道耦合(Spin Orbit Coupling,SOC)的非均匀量子线中电子的自旋输运性质。结果发现,在Rashba和Dresselhaus两种SOC的影响下,这种非均匀量子线的电导表现出相当大的自旋极化现象。此外,这两种SOC的强度对电子自旋极化的大小和符号有很大影响。Rashba和Dresselhaus的SOC在电子自旋极化中起着相同的调制作用,可为全电的自旋电子器件设计提供参考。

电子定域化函数的含义与函数形式

电子定域化函数(ELF)是研究电子结构的重要工具.本文介绍了电子定域性的概念,从电子对密度和动能密度两个角度详细讨论了ELF的物理意义与其函数形式的联系,并将ELF推广到自旋极化形式.通过实例分析,指出了参考项在ELF中起到了关键性作用.对两种自旋极化形式的ELF的比较发现:CheckDen和TopMoD程序中使用的形式并不合理,明显低估了单电子区域的定域性.最后指出了一些文献由于对ELF函数的错误理解而在引用时出现的错误.