摘要：应用量子化学方法,通过核独立化学位移(NICS)和异构体稳定化能(ISE)的计算,研究了苯及第五主族元素取代杂苯分子C5H5X(X=N,P,As,Sb,Bi)的芳香性与稳定性.局域轨道定位函数局部最大值的计算结果表明,分子中C—X成键强度与实验稳定性顺序一致.从头算与密度泛函理论对分子的化学位移计算结果各异,计算值与实验值相关分析表明,Hartree-Fock方法对所研究体系的NICS比密度泛函理论具有更好的相关性.在分子环平面上方0.8～0.9处的NICS是芳香性判据的最佳选择,由自然定域分子轨道分解NICS最大处的zz张量值,结果显示π键对分子的芳香性起主要贡献.异构体稳定化能与NICS(max)的zz张量及π键(NICS(max)zzπ)均有很好的相关性,可以表征杂苯分子C5H5X全局芳香性,其顺序为:苯>吡啶>磷杂苯>砷杂苯>锑杂苯>铋杂苯.特别地,对这类分子π轨道的研究发现不包含X原子的π轨道将产生异常大的π键芳香性,这一现象可为分子磁性设计提供理论指导.

摘要：以[1,2,5]噻重氮并[3,4-g]喹喔啉(TQ)为受体、噻吩(Th)、噻吩并[3,2-b]噻吩(TTh)和吡咯(Py)为供体,设计了6类供体-受体(D-A)型共轭低聚物.采用杂化的密度泛函方法(B3LYP),研究了此6类低聚物的电子结构和性质.电子密度拓朴分析和核独立化学位移计算表明,随着聚合度的增加,体系共轭程度增强,HOMO-LUMO能级差逐渐减小.同时,随着聚合度的增加,低聚物电离能减小,电子亲和势增大.供体-受体摩尔比(D-A比)对低聚物的性质有重要影响,提高D-A比能有效地增大分子内电荷迁移,从而使HOMO-LUMO能级差减小.Py不仅是一个强的电子供体,还是一个潜在的氢键供体.在含Py结构单元的低聚物中,由于分子内氢键的存在使其具有较大的分子内电荷迁移值.所设计的6种基于TQ的四聚体均具有较小的HOMO-LUMO能级差(<1 eV),使其相应的聚合物的能隙更小,可作为潜在的性能优良的导电材料.

摘要：基于全统一模型和密度泛函理论(DFT)计算,我们提出了具有高对称性和稳定性的巯基保护的中空金纳米球Au_(60)(SR)_(20)的原子结构。Au_(60)(SR)_(20)由一个二十面体Au_(50)富勒烯中空笼子(由20个四面体Au_4融合构成)和10个[-RS-Au-SR-]订书针结构组成,并遵循"分离和保护"规则。DFT计算表明,这种空心Au_(60)(SR)_(20)纳米球具有大的带隙(1.3 eV)以及在笼中心的核独立化学位移(NICS)为负值(-5),表明其高度的化学稳定性。此外,四面体Au4单元中心的NICS值远大于空心笼中心的NICS值,表明Au_(60)(SR)_(20)的总体稳定性可能来自每个四面体Au_4单元的局部稳定性。正的谐波振动频率说明Au_(60)(SR)_(20)纳米球至少是势能表面的局部最小值。另外,我们还通过融合四面体Au_4层设计了双层中空金纳米球,表明调整中空金纳米球壳层厚度是可行的。最后,我们还介绍了更大的中空金纳米球Au_(180)(SR)_(60)的设计。这项工作提供了可控设计中空金纳米球的新策略。