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双层晶体的光学响应
摘要： 我们将最近发展的单层晶体光学响应经典理论推广至双层结构。我们考虑了两个原子平面间的相互作用以及晶体内部的多次反射效应。我们展示了如何定义对双层晶体具有普适性的整体极化率，并阐明其表达式与单层情形的差异。通过计算局域场和宏观场，我们得以直接与实验数据进行对比。
关键词： 局域场、双层晶体、光学响应、极化率、宏观场
更新于2025-09-23 15:23:52
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供体-受体取代位置对薁体系电响应性能的影响：一项计算研究
摘要： 采用HF方法及多种杂化泛函与基组，通过密度泛函理论研究了供体-受体取代位置对氮杂环并环戊二烯衍生物电极化率、第一超极化率等电响应性质的影响。研究发现，在各类DFT方法中，CAM-B3LYP杂化泛函配合相关一致极化三重ζ基组（cc-pVTZ）相比其他杂化泛函能更准确地预测电极化率和第一超极化率，且在与HF方法相同基组条件下具有更优的性价比。研究观察到所考察的氮杂环并环戊二烯衍生物存在明显违背最小极化率原理的现象，这归因于供体（NMe2）和受体（NO2）基团在环戊二烯环不同位置取代时势函数的非恒定性。计算得到的βav值基本符合氮杂环并环戊二烯电荷转移特性程度（少数例外）。供体与受体基团在五元/七元环上的位置对电响应参数具有重要影响，其中氮杂环并环戊二烯的2号和6号碳原子对供体-受体取代表现出高度敏感性。
关键词： 化学硬度、电子空间范围（<R2>）、极化率、光学带隙、一阶超极化率
更新于2025-09-23 15:23:52
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富勒烯[2+1]加合物C60X(n=1和2)的对称加成基团X=CH2与O的分布式极化率：位置异构效应的新视角
摘要： 我们采用分布式极化率模型，对富勒烯[2+1]加合物C60Xn（n=1和2）中对称加成基团X=CH2和O的平均极化率进行了位点特异性分析。研究发现：对于不同区域异构体的C60X2，富勒烯核与加成基团对分子极化率的贡献并不相同——随着加成基团间距（或富勒烯笼官能化键间距）增大，核的贡献呈线性递减而加成基团的贡献呈线性递增。此外，这些贡献对富勒烯核官能化程度具有敏感性：由于π电子体系缩减，随着附着加成基团数量增加，富勒烯核的贡献逐渐降低。
关键词： 同分异构现象、加和极化率、极化率、分布极化率、富勒烯、富勒烯加合物
更新于2025-09-23 15:23:52
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具有近乎最佳半局域性能的广义梯度近似交换能泛函
摘要： 我们开发并验证了一种非经验性广义梯度近似（GGA）交换（X）密度泛函，其在标准热化学测试中表现与SCAN元GGA相当。该新型泛函（"NCAP"）通过引入X势能的系统导数不连续性位移，使所得Kohn-Sham本征值成为密度泛函理论（DFT）电离势定理值的有效近似。NCAP无需对交换势能的长程行为或其他部分进行修改（计算或特设调整），即可实现高质量的含时DFT（TD-DFT）极化率、超极化率及单费米子激发态计算。该泛函通过重新考量将X势能渐近正确性（-1/r）作为约束条件而构建，结合导数不连续性处理、近似整数自相互作用校正方法以及有效二阶梯度展开系数的第一性原理确定，相比我们早期具有正确渐近势能的泛函["CAP";《化学物理学报》142卷054105页(2015年)]取得重大突破。新泛函消除了CAP原子交换势能中的伪峰，并将其移至远离原子核的无关距离处（超出几乎所有实用基函数尾部范围）。因此该泛函在距原子核较大有限距离r范围内具有近乎正确的原子交换势能行为，最终遵循?c/r规律（常数c估计值约0.3），从而在GGA形式限制下实现精确DFT交换势能的其他重要特性。我们通过氖原子优化有效势能及标准分子基准测试数据集（涵盖热化学、结构及响应性质）展示了相关结果。
关键词： 超极化率、激发能、密度泛函理论、交换势渐近行为、极化率、交换-相关泛函
更新于2025-09-23 15:21:21
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径向非均匀亚波长球体的极化率
摘要： 本研究考察了亚波长核壳球的极化率，其中壳层具有径向非均匀的介电常数分布。通过散射势和相应散射振幅对静电极化率进行数学处理，最终推导出依赖于径向非均匀函数的极化率通用表达式。该通用模型应用于两种特例：幂律分布和具有指数径向依赖性的新型介电常数分布。所提分析以简明方式量化了非均匀性效应，可直接应用于天然或人工介电非均匀性，服务于超材料范式内外的广泛应用场景。特别地，在幂律介电常数分布的核壳球中识别出对称-反对称共振等离子体简并这一特殊案例，该简并现象可用于实验验证非均匀性诱导效应，或适用于需要强耦合共振机制的应用。此外，该分析为纳米尺度渐变折射率等离子体粒子的电动力学散射效应提供了唯象与第一性原理建模途径。该描述方法亦可直接用于含非均匀材料新型计算方法的基准测试或逆散射研究。
关键词： 逆散射、亚波长、核壳球体、散射势、超材料、径向指数依赖性、极化率、散射振幅、等离子体简并、径向非均匀介电常数、幂律分布
更新于2025-09-23 15:21:01
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4-羟基-L-脯氨酸氯化镉非线性光学晶体的实验与理论研究
摘要： 通过X射线衍射法制备了溶液生长结构的4-羟基-L-脯氨酸氯化镉（4HLPCC）单晶。采用B3LYP水平和LanL2DZ基组进行量子力学计算建模，以确定4HLPCC的优化几何结构、偶极矩、线性极化率、一阶超极化率、各原子电荷、热力学参数、HOMO-LUMO能隙及振动频率。通过FTIR和FT-RAMAN分析实验观测4HLPCC的振动频率并与理论值对比。利用介电研究检测其电学性能。采用Kurtz-Perry粉末技术对该生长晶体进行了倍频测试。
关键词： 极化率，4-羟基-L-脯氨酸氯化镉，密度泛函理论，非线性光学性质，超极化率
更新于2025-09-23 15:19:57
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耦合量子阱中的巨斯塔克效应：解析模型
摘要： 耦合量子阱因其近简并且偶极耦合的电子态而被视为高极化率结构的候选者。因此，可以设想其在线性与非线性光学中的诸多有趣应用。我们通过一个以δ函数势垒分隔量子阱的简单结构来分析这一提案。虽然该几何构型确实会引发显著的斯塔克位移，但基于极化率（及超极化率）的微扰估算在临界场强之后失效——该临界场强与势垒呈反比关系。因此，由近简并态引发的巨斯塔克效应始终受限于较小的临界场。我们将解析推导的（超）极化率表达式应用于计算砷化镓量子阱和过渡金属二硫化物双层的定量斯塔克位移。所预测的斯塔克位移与临界场与一系列现有实验中观测到的场依赖性相符。
关键词： 斯塔克效应、超极化率、砷化镓、过渡金属二硫化物双层结构、极化率、耦合量子阱
更新于2025-09-23 15:19:57
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BiZnBO-SLS与PbZnBO-SLS玻璃的极化率及光学性质对比研究
摘要： 本研究采用主要由SiO2组成的硅灰石（SLS）作为制备玻璃的SiO2来源。针对玻璃体系x[RmOn](0.50-x)[ZnO]0.20[B2O3]0.30[SLS]（其中RmOn为Bi2O3和PbO，x=0.05、0.10、0.20、0.30、0.40和0.45摩尔）开展了物理与光学性能研究。该玻璃通过熔融淬冷法制备，其光学特性通过紫外-可见吸收测量获得。本研究主要目的是比较这两种合成二氧化硅基玻璃的结构、极化率和光学特性。通过X射线衍射（XRD）确定了玻璃体系结构。研究发现随着Bi2O3和PbO浓度增加，玻璃密度和摩尔体积均增大。铋基玻璃的光学带隙Eopt值介于2.58-2.92eV之间，铅基玻璃则为2.42-2.92eV。当体系中Bi2O3和PbO浓度最高时，Eopt值最小。相比PbO玻璃，Bi2O3玻璃在光电子领域表现出更显著的直接或间接带隙特性。通过紫外-可见分光光度计测得玻璃样品折射率：铋基玻璃介于2.42-2.52之间，铅基玻璃介于2.42-2.57之间，且随Bi3+和Pb2+离子浓度增加而升高。基于折射率和带隙研究了金属化判据，结果显示由于折射率数值增大而带隙能量减小，玻璃样品的金属化判据随铋/铅离子浓度增加呈线性下降。正值的金属化判据表明该玻璃材料属于绝缘体或非金属性质。结论表明：相较于铅基玻璃，在二氧化硅玻璃中添加氧化铋能更显著改善其结构与光学性能。
关键词： 紫外-可见光谱、极化率、折射率、金属化标准、能带间隙
更新于2025-09-23 08:18:57
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纳米粒子尺寸对等离子体太阳能电池吸收增强的影响
摘要： 近几十年来，等离子体学受到高度关注，并深度参与纳米光子学的主要领域——该领域能实现纳米尺度的光场调控。其最显著特性是在纳米尺度（尤其在太阳能电池中）实现电磁场的聚焦与增强。在等离子体领域，贵金属被用作纳米粒子，其表面等离激元频率振荡的电子气密度同时通过散射作用提升吸收率。因此，在太阳能电池中应用等离子体技术能通过增强吸收来提高效率——因为光谱损耗是太阳能电池总损耗的主要部分。本文通过表面等离激元效应，研究了纳米粒子尺寸对吸收和散射消光增强的影响，并基于有限时域差分法建立了改进模型，该模型显示出对各类模拟表面等离子体场分量的优化效果。
关键词： 消光、吸收、极化率、等离子体激元学、时域有限差分法、散射、表面等离极化激元
更新于2025-09-16 10:30:52
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Ge/Si异质结构中电子与空穴空间分离的锗量子点的极化率
摘要： 在偶极近似框架下表明：描述具有空间分离电子-空穴（空穴在锗量子点中运动，电子局域于硅量子点基质球形界面）的表面激子态光学吸收的物理量（跃迁振子强度、跃迁偶极矩和极化率），在低强度光照作用下会呈现远超半导体典型值的巨大数值。
关键词： 跃迁偶极矩、极化率、振子强度、空间间接激子、量子点、极化相互作用、库仑相互作用
更新于2025-09-16 10:30:52