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氩基质中HAnX和H?AnX?分子(An=Th和U,X=Cl和Br)的红外光谱及电子结构计算支持研究
摘要: 已知铀和钍氢化物可作为配体稳定配合物的功能基团,也可在基质隔离条件下以孤立分子形式存在。本研究基于固态氩中的中远红外光谱,报道了激光溅射铀、钍原子与氯化氢/溴化氢反应生成的新分子产物——HUCl、HUBr和HThCl、HThBr。这些物种的指认基于实测振动频率与计算值的良好吻合。观测到HUCl中H–U和U–3?Cl伸缩振动分别位于1404.6和323.8 cm?1,改用氯化氘形成的DUCl则在1003.1和314.7 cm?1出现吸收带。HThCl对应振动带为1483.8(H–Th)和1058.0(D–Th),以及340.3与335.8 cm?1(Th–3?Cl)。HUBr出现在1410.6 cm?1,其与HUCl的BP86理论计算位移6.2 cm?1高度吻合。随着取代基电负性降低对U–H键电子云的拉取减弱,U–H伸缩频率从1383.1(HUF)、1404.6(HUCl)、1410.6(HUBr)递增至1423.6 cm?1(UH),该变化趋势与三种HUX分子的Mayer键级计算结果一致,钍类似物也呈现相同规律。额外吸收峰归属于第二分子HX与上述初级产物放热反应生成的H?AnX?分子(An=U,Th;X=Cl,Br)。
关键词: 红外、矩阵隔离、钍、铀、密度泛函计算
更新于2025-09-23 15:22:29
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Ce(IO3)2F2·H2O:首个具有大倍频响应的稀土碘酸盐氟化物
摘要: 首个稀土碘酸盐氟化物Ce(IO3)2F2·H2O已通过水热法合成。该结构中,CeO5F4多面体与孤立的IO3基团相连形成一维无限[Ce(IO3)2F2]链,这些链通过弱氢键相互连接构成整体结构。Ce(IO3)2F2·H2O表现出显著倍频效应,其强度为KDP的3倍。采用密度泛函理论和偶极矩进行理论计算,阐明了结构与性能的关系。结果表明,Ce(IO3)2F2·H2O是一种具有新颖结构的新型碘酸盐氟化物,在非线性光学领域具有应用潜力。
关键词: 晶体结构、碘酸盐氟化物、密度泛函计算、铈碘酸盐、1∞[Ce(IO3)2F2]链
更新于2025-09-23 15:21:21
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硫杂蒽酮苯甲酰甲基锍盐的电荷转移复合物作为可见光引发剂用于自由基和阳离子聚合。
摘要: 合成并表征了一种同时含有硫杂蒽酮和苯甲酰甲基基团的新型双发色团锍盐光引发剂——2-异丙基硫杂蒽酮苯甲酰甲基六氟锑酸盐(ITXPhenS)。光谱分析、循环伏安法(CV)和密度泛函理论(DFT)证实,ITXPhenS能与给体N,N-二甲基苯胺(DMA)形成具有可见光区吸收特性的电荷转移复合物(CTC),且其吸收红移程度可通过ITXPhenS与DMA的比例调控。该CTC在可见光及自然阳光下能引发多种单体的自由基和阳离子聚合反应,其机理推测为:CTC中ITXPhenS通过异裂/均裂产生自由基和离子物种,继而引发电子转移反应。
关键词: 光化学、密度泛函计算、循环伏安法、聚合反应、电荷转移
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于磷化铟量子点的电致发光器件
摘要: 报道了一种无金属条件下六甲基二硅烷与简单烯烃的分子间顺式加成反应。该催化循环由二硅烷向类硅鎓离子中间体转移甲基启动并持续进行,对应于硅鎓离子催化剂的(再)生成。该反应序列的关键特征是通过1,3-硅迁移实现硅-碳键的断裂。通过X射线衍射确定了催化过程中关键中间体的结构,计算反应机理与实验结果完全吻合。
关键词: 甲硅烷基离子、密度泛函计算、均相催化、烯烃、硅-硅键活化
更新于2025-09-23 15:19:57
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低温下铜(111)表面单个CuPc分子的可控切换
摘要: 在吸附于Cu(111)表面的单个酞菁铜分子上方密集的恒定高度网格上,测量了隧穿电流随施加偏压变化的低温特性。通过适当调节偏压,该分子可在两种构型间可逆切换——这两种构型在隧穿电流图中表现为相对极大值对旋转90°。基于包含范德华相互作用的密度泛函计算揭示了其底层构象:一个C2v对称基态,以及两个能量等效态(分子绕其中心扭转并旋转±7°)。当针尖偏压超过200 mV时,观察到如先前电报噪声测量[Schaffert等人,《自然·材料》12卷223页(2013年)]所示的位置依赖性电流切换现象。在零电压附近的小电压区间内,实测电流呈现双稳态特性。通过将电压扫过分子上方特定位置的明确定义正负阈值,或采用恒定电流扫描配合降低的反向偏压,可触发切换至特定状态。
关键词: 密度泛函计算、范德华相互作用、隧穿电流、酞菁铜、Cu(111)表面、双稳态电流
更新于2025-09-23 15:19:57
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高效有机光伏材料的构建基石:后富勒烯ITIC体系中的分子、晶体与电子特性相互作用
摘要: 精确的单晶X射线衍射数据为比较和对照体异质结光伏小分子受体结构与堆积的原子级细节提供了独特机会,同时也为计算电子结构和电荷传输分析奠定了重要基础。本文报道了能实现迄今最高效率有机太阳能电池的n型半导体——3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰亚甲基)-茚酮))-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(ITIC)及其七种衍生物(包括三种新晶体结构:3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰亚甲基)-茚酮))-5,5,11,11-四(4-丙基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(ITIC-C3)、3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰亚甲基)-茚酮))-5,5,11,11-四(3-己基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(m-ITIC-C6)和3,9-双(2-亚甲基-((3-(1,1-二氰亚甲基)-6,7-二氟)-茚酮))-5,5,11,11-四(4-丁基苯基)-二噻吩[2,3-d:2',3'-d']-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩(ITIC-C4-4F))的衍射晶体结构与计算分析。IDTT受体通常以π-π间距3.28-3.95 ?的面对面方式堆积,同时观察到S?π相互作用短至3.21-3.24 ?的边对面堆积。此外,ITIC端基种类和侧链取代基会影响非共价相互作用(如氢键、π-π)的性质与强度,从而与晶体堆积模式、电子结构和电荷传输性质相关联。密度泛函理论(DFT)计算揭示了较大的最近邻分子间π-π电子耦合(5.85-56.8 meV),并将能带结构性质与单晶中的色散相互作用及核-端基极化效应相关联。总体而言,这项结合实验与理论的研究揭示了茚并二噻吩二噻吩(IDTT)受体晶体工程策略的关键见解,以及高效富勒烯后小分子受体的通用设计规则。
关键词: 密度泛函计算、晶体结构、非富勒烯、分子建模、太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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使用预兆纠缠源实现更高程度的无漏洞贝尔不等式违背
摘要: 苯作为芳香族的典型代表,具有六个等效的C-C键(1.397 ?),其键长介于碳碳双键与单键之间。八十多年来,化学家们致力于通过冻结定域结构来获得基态下键长交替畸变的苯环,由此衍生出多种定域三蝶烯取代苯环。然而其中多数中心苯环仍保持芳香性或非芳香性。本研究报道了一种由超共轭作用诱导的反芳香性苯环——通过对5,5-二氟环戊二烯进行对称环化,成功构建出经多种芳香性指标验证(包括核独立化学位移、诱导电流密度各向异性、π分离电子局域函数及氢化热)的反芳香苯环。该发现揭示了有机化学中"弱相互作用"超共轭的强大效力,为设计与实现新型(反)芳香体系开辟了新途径。
关键词: 苯、反芳香性、超共轭、密度泛函计算
更新于2025-09-11 14:15:04
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六方相材料体相及中性畴壁中的氧空位
摘要: 我们采用密度泛函计算研究了体相六方YMnO3中氧空位的容纳与迁移机制,以及中性铁电畴壁与氧空位间的相互作用。计算表明,体相YMnO3中的氧空位在Mn-O层比Y-O层更稳定。平面氧空位的迁移势垒高于钙钛矿体系中的氧空位,也高于先前报道的h-YMnO3中氧间隙原子的相应值。计算得到的极化强度随空位浓度线性降低,而面外晶格参数膨胀趋势与既往实验相符。与铁电钙钛矿不同,体相中的氧空位比畴壁处更稳定。氧空位倾向于远离中性畴壁的现象,可通过畴壁局部应变场导致的Y-O键长失配来解释。
关键词: 氧空位、铁电畴壁、六方相YMnO3、密度泛函计算、迁移势垒
更新于2025-09-11 14:15:04
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层状黑磷的pH依赖性降解:氢氧根离子的关键作用
摘要: 层状黑磷(LBP)的实际应用受限于其在H2O和/或O2存在下的快速分解,其中H2O的作用存在高度争议。本研究提出羟基离子(OH?)引发的LBP降解机制以阐明H2O的作用。我们发现无论有无O2,LBP在碱性溶液中的降解速度均快于中性或酸性溶液,且其降解速率随pH值从4升至10呈线性增长。密度泛函理论计算表明,OH?通过断裂P-P键并形成P-O键引发LBP分解,检测到OH?与P原子反应生成的次磷酸盐证实了该假设。质子的作用机制与OH?截然不同——其通过诱导沉积/聚集或形成阳离子-π层来?;BP免于降解。本研究揭示了LBP的精确降解机制,有助于开发有效的稳定化技术。
关键词: 降解机制、氢氧根离子、纳米结构、密度泛函计算、黑磷
更新于2025-09-10 09:29:36
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非晶态SiO?中碳相关缺陷的结构稳定性与能级及其与SiC的界面
摘要: 我们通过分子动力学中的熔融淬火技术,采用密度泛函计算系统阐明了非晶态SiO2中碳相关缺陷的稳定形态及其能级?;赟iC/SiO2界面近端与远端氧化学势的位置依赖性,我们确定了最主要的碳相关缺陷形态:远离界面时,SiO2内部空间富集的CO2或CO电子惰性显著;靠近界面时,碳聚集现象更易发生,其中特定的单碳缺陷和双碳缺陷会在SiC导带底附近引入能级,因而成为载流子陷阱的潜在候选者。
关键词: 熔淬技术、非晶态SiO?、碳相关缺陷、密度泛函计算、SiC/SiO?界面
更新于2025-09-10 09:29:36