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富勒烯与溴代富勒烯的结构、振动光谱、波谱学及量子化学研究
摘要： 采用B3LYP方法结合6-311G(d,p)基组进行密度泛函理论计算，预测了富勒烯(C60)和溴代富勒烯(C60Br6)分子最稳定的优化结构。通过密度泛函理论(DFT)和时间相关密度泛函理论(TD-DFT)估算所得参数。溴代富勒烯(C60Br6)通过在C60活性位点直接键合溴原子构建而成。对理论计算的振动波数进行了指认与比较。采用可极化连续介质模型模拟紫外-可见光谱。基于四甲基硅烷为参照，利用核磁张量GIAO方法模拟了C60和C60Br6的13C NMR谱图。模拟了分子静电势面。最高占据分子轨道(HOMO)与最低未占分子轨道(LUMO)间的跃迁揭示了该分子及其他相关分子性质中可能发生的不同电荷转移情况，并将计算结果制表列出。通过自然键轨道(NBO)分析呈现了定域键与电子孤对之间的电荷转移过程。溴取代富勒烯所增强的反应活性和特殊能隙，为设计光电器件和生物活性分子开辟了道路，这些材料将在传感器和碳纳米医学领域具有重要应用价值。
关键词： HOMO（最高占据分子轨道）、富勒烯、LUMO（最低未占分子轨道）、核磁共振（NMR）、溴代富勒烯
更新于2025-09-23 15:21:21
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调节三区（紫外、可见和红外）光致发光氮掺杂石墨烯量子点的HOMO和LUMO能级用于亚甲基蓝的光降解
摘要： 采用柠檬酸和尿素通过水热法合成了低成本、克级规模且具有宽吸收光谱的高氮掺杂石墨烯量子点（NGQDs）。所得NGQDs在紫外至可见光及红外波长范围内均具有宽吸收光谱。光学表征显示该NGQDs在三个光区（即紫外、可见光和红外）均呈现强荧光特性。其平均厚度小于1纳米，表明这些NGQDs为单层、双层或三层石墨烯结构。通过循环伏安法测定了NGQDs的最低未占分子轨道（LUMO）和最高占据分子轨道（HOMO），并得出其能带隙约为1.91电子伏特?；谀芴治鎏岢隽斯庹仗跫碌绾稍亓髯硬⒎掷?、传输及亚甲基蓝光降解的作用机制。最后模拟并讨论了氮浓度对NGQDs能带隙的影响。
关键词： HOMO（最高占据分子轨道）、NGQD（氮掺杂石墨烯量子点）、光降解、Quantum ESPRESSO（量子ESPRESSO软件）、LUMO（最低未占分子轨道）、循环伏安法
更新于2025-09-23 15:19:57
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过渡金属掺杂TiO?量子点的DFTB研究
摘要： 采用密度泛函紧束缚（DFTB）方法研究了不同尺寸纯TiO?量子点及过渡金属掺杂TiO?量子点的结构、光学和电子特性。通过自洽电荷密度泛函紧束缚理论（SCC-DFTB）对尺寸最大至3.03 nm的TiO?量子点（QDs）进行建模，分析了量子点态密度、分子轨道位置以及最高占据分子轨道（HOMO）与最低未占分子轨道（LUMO）能隙的尺寸依赖性。研究发现当量子点尺寸接近3.03 nm时，由于量子限域效应导致能隙变窄。为进一步探索性能调控可能性，对Ti27O54量子点进行了3d过渡金属掺杂，掺杂剂引入的3d杂质能级为调控带隙或主能带位置提供了可能。通过监测费米能级偏移位置来探究掺杂量子点电导率及n型/p型行为的变化，观察到V和Cr掺杂的TiO?量子点呈现n型特性，而Sc、Mn和Fe掺杂的则呈现p型特性。该研究有助于提升染料敏化太阳能电池的光电流效率，并拓展材料在电子与光电子领域的应用。
关键词： LUMO（最低未占分子轨道）、过渡金属、DFTB（密度泛函紧束缚方法）、态密度、量子点、HOMO（最高占据分子轨道）
更新于2025-09-23 15:19:57
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重复单元递增的周期性聚合物：能带结构与载流子传输
摘要： 我们采用紧束缚线模型研究了由N个单体构成的周期性聚合物中额外电子或空穴的能量结构及转移特性，其中重复单元由P个单体组成（以单体为位点，例如DNA中的碱基对），并限定P为偶数。研究涉及两类聚合物：由相同单体构成（如GC…、GGCC…等）和由不同单体构成（如GA…、GGAA…等）。我们计算了最高占据分子轨道（HOMO）与最低未占分子轨道（LUMO）的本征谱、态密度以及HOMO-LUMO能隙，并发现随着P增大这些类别所具有的极限性质。进一步考察了载流子在每个单体上出现概率的时间平均值特性，引入加权平均频率（针对每个单体）和整体聚合物的总加权平均频率作为整体转移频率含量的度量指标，研究了纯平均转移速率——通过适当选择序列可使该速率提升数个数量级。总体而言，均聚物展现出最有效的电荷转移效率。最后我们将纯平均转移速率与时间分辨光谱获得的实验转移速率进行对比。
关键词： LUMO（最低未占分子轨道）、周期性聚合物、加权平均频率、纯平均转移速率、能级结构、载流子转移、HOMO（最高占据分子轨道）、态密度、HOMO-LUMO能隙、紧束缚线模型
更新于2025-09-04 15:30:14