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通过供体和受体基团调控分子堆积以提升晶体管性能
摘要： 供体与受体基团的连接为开发新型有机共轭材料提供了一种简便有效的策略。然而，目前鲜有研究从分子层面揭示供体-受体相互作用机制。本研究设计了三种含单一受体单元但供体单元比例不同的小分子，通过理论计算与能级表征证实这三种分子的最低未占分子轨道（LUMO）能级几乎相同?；诰褰峁乖げ馄拦懒似浞肿佣鸦Ｊ?，发现供体-受体相互作用可使堆积方式从一维滑移堆叠调控为二维砖墙层状结构。这种二维分子堆积与电荷传输通道的形成为材料带来了显著性能提升：经调控后，单晶场效应晶体管中材料的电子迁移率高达3.29 cm2 V?1 s?1。
关键词： 有机场效应晶体管、共轭分子、给体-受体、晶体结构预测
更新于2025-09-23 15:22:29
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MoS?高锂化过程中的拓扑化学路径
摘要： MoS2/RGO（还原氧化石墨烯）电极的锂化过程反复实现了超过1000 mA·g–1的实验容量，相当于每克MoS2至少可嵌入6个锂当量。据我们所知，目前文献中仍缺乏令人信服的解释。多数研究假设会发生相分离生成Li2S和单质Mo，但这仅能解释最高669 mA·g–1的容量（对应4个锂的交换）。虽然Li-Mo合金的形成可能解决该问题，但Li/Mo体系并不存在任何二元相。若确实检测到Li2S形成迹象，其实验容量始终低于700 mAh·g–1。我们提出一种拓扑化学机制，可在1000 mAh·g–1容量下维持多次充放电循环（相当于每个MoS2化学式单元交换至少6个锂）。该拓扑反应路径避免了分解为二元相，从而防止MoS2组分分离。在整个锂化/脱锂过程中，Mo原子层保持明显分层结构，仅通过硫和锂原子的微小位移与重排产生伸缩变化。当每个MoS2化学式单元嵌入6个锂时，所有中心硫原子均被包裹在相互连接的Mo-S层中，形成由锂阳离子配位的S2–和Mo2–阴离子形式。类似结构在Zintl相领域已有报道。我们的第一性原理晶体结构预测研究描述了锂化/脱锂过程中通过转化反应实现的这一拓扑路径。沿拓扑路径优化的所有相均呈现明显的Mo分层特征，从而在垂直于这些Mo平面的方向上产生一系列占主导地位的类001衍射峰。我们提出的机制解释了为何MoS2/RGO纳米复合材料能可逆地实现如此高的容量。
关键词： 拓扑路径，晶体结构预测，总能量计算，二硫化钼，锂-钼-硫三元相，锂离子电池，锂
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用广义标度超球面搜索方法结合快速核运动近似来搜索硅的晶体结构
摘要： 采用快速核运动近似的标度超球面搜索方法预测了硅的晶体结构。发现了五种已知结构和一种新结构，该新结构的空间群为Imma。通过与同空间群中两种已知硅结构对比，发现其中一种已知Imma结构与新发现的Imma结构具有相似性?；诓捎肞erdew-Burke-Ernzerhof泛函的项目叠加波方法进行的从头算计算表明，该新结构为半导体，计算带隙为0.89电子伏特。
关键词： 尺度超球面搜索方法，晶体结构预测，硅，半导体，快速核运动近似
更新于2025-09-23 15:19:57
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三类二氰亚甲基醌式噻吩衍生物电荷传输特性的理论研究
摘要： 分析用于n型有机半导体传输材料的醌式噻吩衍生物的最优连接方式至关重要。本研究采用全量子电荷转移理论与动力学蒙特卡洛模拟相结合的方法，系统研究了三类醌式噻吩衍生物（寡噻吩A系列、噻吩并噻吩B系列和苯并噻吩C系列）的电荷传输特性。通过结合色散校正的密度泛函理论(DFT)与美国PEX程序预测了所构建分子的晶体结构。理论结果阐明了醌式噻吩衍生物中寡噻吩、噻吩并噻吩、苯并噻吩等不同连接方式如何有效调控其电子结构，并运用对称性匹配微扰理论(SAPT)揭示了分子间相互作用如何影响分子堆积模式进而决定电荷传输性能。同时阐明了末端氰基在非共价相互作用中的作用。研究表明，除低能隙外，醌式噻吩衍生物因具有最优分子堆积构型和较大电子耦合而展现出优异载流子传输性能。此外，理论结果证明：含更多噻吩环的醌式寡噻吩衍生物(n=3~5)将呈现双极传输特性，醌式噻吩并噻吩和苯并噻吩衍生物有望成为n型有机半导体材料的有力候选。仅就三类分子的电子传输性能而言，醌式苯并噻吩衍生物略优于醌式寡噻吩和噻吩并噻吩衍生物。
关键词： 晶体结构预测、二氰亚甲基醌型噻吩、n型和双极型有机半导体、电荷传输性能、分子间相互作用
更新于2025-09-23 07:35:04