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一种新型腰果酚基水杨醛缩苯胺配体及其锰(II)配合物的结构、光物理和电化学性质
摘要: 通过微波辅助合成法获得了一种新型腰果酚基水杨醛邻苯二胺(hpbp)配体及其锰配合物[Mn(hpbp)],产率分别为65%(反应时间20分钟)和85%(反应时间5分钟)。采用电子光谱(紫外-可见与荧光)、红外及核磁共振(1H、13C)技术确认了化合物的结构特征。该配体的光物理研究表明存在酮烯胺-烯醇亚胺互变异构平衡,基于激发态分子内质子转移(ESIPT)机制并结合溶剂、浓度及分子结构进行了讨论。通过循环伏安法和紫外-可见光谱测定的HOMO与LUMO轨道能级(分别为-5.41和-2.12 eV),其数值与理论计算结果高度吻合。研究证实hpbp是通过酚羟基氧原子和亚胺氮原子与金属离子键合的四齿配体。本工作不仅推动了水杨醛邻苯二胺类化合物的科学发展,还为可再生资源配体在配位化学中的合成提供了新思路。
关键词: 基于腰果酚的沙罗酚、溶剂效应、锰配合物、理论计算
更新于2025-11-19 16:46:39
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一种制备非线性光学材料的简便方法:涉及一个阳离子和两个阴离子的三位点铝价取代
摘要: 通过阳离子和两个阴离子位点的异价取代,从α-和β-Ba2[VO2F2(IO3)2](IO3)(3和4)获得了两种混合金属碘酸镓氟化物,即α-和β-Ba2[GaF4(IO3)2](IO3)(1和2)。两者均展现出强倍频信号(~6×KDP)、大带隙(4.61和4.35 eV)、宽透光范围(~0.27-12.5 μm)以及高激光损伤阈值(分别为29.7×和28.3×AgGaS2),表明1和2是紫外至中红外波段潜在的二次非线性光学材料。本研究提出三位置异价取代是发现优质非线性光学材料的简便途径。
关键词: 异价取代、水热合成、非线性光学材料、混合金属碘酸盐氟化物、理论计算
更新于2025-09-23 15:23:52
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利用理论计算与机器学习方法调控氢化硅、锗及硅锗纳米团簇特性
摘要: 目前关于氢化硅锗(SiGe)团簇性质预测的研究较为有限。为此,我们对46种氢化SiGe团簇(SixGeyHz,1<X+Y≤6)开展了计算研究,以预测其结构、热化学及电子特性。通过量子化学计算与统计热力学方法,分析了SixGeyHz团簇的优化几何构型。这些团簇包含6至9个融合的Si-Si、Ge-Ge或Si-Ge键(即参与多个3-4元环的键),并具有不同程度的氢化程度(氢与Si/Ge原子比例随团簇尺寸和多功能性程度而变化)。研究确立了标准生成焓、标准熵和恒压热容随团簇组成与结构变化的规律?;?种非环状Si/Ge/SiGe物种的实验数据,我们回归建立了新型硅锗化学键加和校正模型,以提高标准生成焓预测精度。通过分析HOMO-LUMO能隙研究了元素组成对SixGeyHz团簇电子稳定性的影响。这些性质将在定制纳米材料设计背景下进行讨论,并采用机器学习方法进行推广。
关键词: 理论计算、硅锗纳米团簇、锗、机器学习、氢化硅、量子化学、光谱学、分子结构
更新于2025-09-23 15:21:01
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[施普林格原子、光学与等离子体物理系列] 气态离子迁移率、扩散与反应 第105卷 || 输运系数的第一性原理计算
摘要: 理论计算背后主要有两种思路。第九章阐述的思路是采用物理现象模型(特别是数学模型),这些模型可通过解析或数值方法精确求解。此类模型通常包含可调参数,其数值通过将模型结果与实验值比对来确定;一旦参数确定,该模型就能用于其他未参与参数确定的类似情境计算。本章展示的思路则是从最完善的理论出发,必要时进行近似处理,将方程简化为可实际求解的形式(同样通过解析或数值方法)。期望随着时间推移,近似方法能不断改进,最终使计算结果无需使用可调参数就能匹配实验数据。简言之,第一种思路是用近似理论进行精确计算,第二种则是用自认为精确的理论进行近似计算。
关键词: 实验结果、近似值、数学模型、可调参数、理论计算
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过杂原子替换实现供体-受体复合物的超分子设计:结构与电子传输性能的定制化调控
摘要: 一种可行的策略依赖于使用杂原子替换,即对有机化合物进行化学修饰。本文我们提出了这一针对给体-受体复合物的设计理念:通过向给体分子中间环引入氮原子来促进短程接触,并减少混合骨架的空间位阻。这些经氮修饰的复合物除了能形成混合堆积路径外,还能通过额外受体的插入实现更短的分子间距、增强的π-π相互作用,甚至罕见的1:2.5摩尔比。结果表明,具有不同侧氮原子的独特1:2复合物展现出稳定的电子场效应迁移率性能,而无氮替换或同侧含氮原子的二元体系则呈现较差的双极性特性。这些结果证实,杂原子替换是精细调控有机给体-受体复合物分子堆积方式及其相应电子性能的有效分子设计工具。
关键词: 理论计算、电子传输、杂原子取代、超分子设计、短程接触、化学计量变化
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于萘二酰亚胺的无富勒烯小分子有机太阳能电池受体分子设计——通过密度泛函理论实现高效光伏性能
摘要: 借助计算化学工具,我们设计了以萘二酰亚胺(NDI)为核的三种非富勒烯受体分子:2-亚甲基-丙二腈(M-1)、2-(3-甲基-5-亚甲基-2-硫代噻唑烷-4-亚基)丙二腈(M-2)和1-甲基-5-亚甲基-2,6-二氧代-1,2,5,6-四氢吡啶-3-甲腈(M-3)。采用WB97XD/6-31G(d,p)密度泛函理论(DFT)水平计算了这些分子在构建薄膜体异质结器件时表现出的不同光电特性,包括吸收光谱、电子密度、溶解性强度、重组能、给体到受体的电子转移百分比(%ETC)、激发能、振子强度以及器件形貌与结晶度。设计分子的预期开路电压高达4.05至4.49电子伏特,显著高于先前报道的3-甲基-5-亚甲基-2-硫代噻唑烷-4-酮(R)在零电流水平下的3.60电子伏特。由于电子和空穴的重组能分别低至0.0163-0.0280电子伏特和0.0160-0.0190电子伏特,设计分子具有较高的载流子迁移率;同时在氯仿溶剂中呈现420-550纳米的强吸收带,在气相条件下呈现400-540纳米的强吸收范围。
关键词: 光电性质、非富勒烯受体、理论计算、偶极矩、有机太阳能电池、萘二酰亚胺
更新于2025-09-19 17:13:59
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生物启发型2-苯乙烯基-1-苯并吡喃鎓阳离子在TiO2纳米粒子层上的光电化学研究及其在染料敏化太阳能电池中的应用
摘要: 本研究评估了五种2-苯乙烯基-1-苯并吡喃盐及其在二氧化钛纳米晶层上的自组装过程作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)光敏剂的性能。这些2-苯乙烯基-1-苯并吡喃盐与半导体的结合可实现高度特异的功能,适用于材料科学中的智能应用。通过溶液状态及吸附于二氧化钛薄膜后对这五种仿生染料进行的光谱和光电化学测量,详细讨论了修饰2-苯乙烯基-1-苯并吡喃核心的不同供电子基团的锚定能力,并证实了其作为光敏剂的性能。结果表明,在2-苯乙烯基-1-苯并吡喃骨架4'位引入二甲氨基可改变分子共轭体系,从而增强可见光区吸收能力并促进染料向二氧化钛导带的电子注入。此外,理论计算支持了实验数据,旨在研究这五种化合物的激发态能量。本模拟结果有助于更准确描述所用化合物的特性,并为设计新型靶向仿生分子奠定必要基础。
关键词: 分子合成、自组装材料、理论计算、锚定官能团、纳米晶层、苯并吡喃盐、染料敏化太阳能电池
更新于2025-09-16 10:30:52
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[美国化学会丛书] 磷纳米材料基础与应用 第1333卷 || 磷团簇与量子点
摘要: 团簇因其连接孤立原子与块体材料的独特作用,在化学和物理学中具有鲜明特征。研究发现,团簇的结构与性质会随尺寸变化发生显著改变。磷团簇以其多样的成键模式在过去数年间备受关注。借助激光烧蚀质谱等技术,多种磷团簇已被成功制备、鉴定并开展研究,其结构与性质也通过理论计算得到广泛探究。本章综述了磷团簇及相关物种的实验与理论研究进展。另一方面,磷量子点因其独特结构、性质及近年来的应用价值引发高度关注。本章亦简要介绍该领域进展,旨在吸引更广泛研究领域的兴趣,并搭建团簇研究与纳米材料的桥梁,促进两个领域科学家的交流。
关键词: 理论计算、激光烧蚀质谱法、量子点、磷团簇、纳米材料
更新于2025-09-12 10:27:22
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[IEEE 2019年第34届微电子技术与器件研讨会(SBMicro) - 巴西圣保罗 (2019.8.26-2019.8.30)] 2019年第34届微电子技术与器件研讨会(SBMicro) - 双结太阳能电池中发光耦合影响的研究
摘要: 多结太阳能电池概念已被证明是将太阳能转化为电能的非常高效的方式。采用细致平衡模型的理论计算旨在优化过程中寻找构成器件结区的最佳材料(就带隙能量而言)。然而,除其他简化假设外,该模型应用于多结太阳能电池时未能考虑一个重要物理效应:结区间的发光耦合。本研究提出一种基于自洽数值方法,在应用于多结太阳能电池的细致平衡模型中实现发光耦合的计算方案。我们展示了该效应对不同双结太阳能电池性能的影响结果,其中耦合因子和结区带隙能量均被调整。由此证明,发光耦合的主要影响在于提升太阳能电池的短路电流,进而提高其转换效率。更重要的是,我们发现该效应对那些原本会导致低效率的带隙能量组合影响更为显著。这一重要发现为材料选择提供了新思路——通过允许多种组合实现高效转换。
关键词: 发光耦合,详细平衡模型,理论计算,多结太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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两种高选择性和高灵敏度荧光咪唑衍生物的设计及其在2,4,6-三硝基苯酚检测中的应用
摘要: 本文设计并合成了两种纳米粒子荧光传感器(L1和L2)用于水中2,4,6-三硝基苯酚(TNP)的检测。采用密度泛函理论(DFT)计算辅助传感器设计并阐释检测机理,通过1H核磁共振滴定和紫外-可见吸收光谱进一步研究了荧光猝灭机制。Job图谱揭示了传感器与TNP的结合化学计量比。两种传感器均表现出极低的检测限(0.17和0.49微摩尔),且相比其他硝基化合物对TNP具有快速、高选择性的荧光响应。此外,L1和L2成功应用于实际水样中TNP的测定。
关键词: 理论计算,2,4,6-三硝基苯酚检测,荧光传感器,咪唑衍生物,机理研究
更新于2025-09-10 09:29:36