密度矩阵泛函理论及其计算方法

随着密度泛函理论的普及,发明人Kohn于1998年获得诺贝尔化学奖.在密度泛函理论中,轨道占有数只取1或者0.Gilbert于1975年提出密度矩阵泛函理论,在这一理论方法中,轨道占有数除了1和0之外,还可以取0至1之间的分数.从形式上看,这一理论推广了密度泛函理论.然而,Gilbert发现当占有数为分数时,轨道能级都是简并的,这与实验观察到的能级结构不符.因为能级简并,无法像密度泛函理论那样获得真正的轨道的本征值方程,计算只能依靠非线性优化方法,计算效率很低.这个近半个世纪的难题,最近被我们攻克.我们用信息熵函数提取密度矩阵泛函理论的关联能,由此获得轨道的自洽场本征值方程,实现密度矩阵泛函理论方法的高效计算.     

氯取代含氧亚甲基和亚胺桥键化合物的分子结构与光谱

采用密度泛函理论方法在B3LYP/6-31G*水平上计算研究氯取代含氧亚甲基和亚胺桥键化合物分子的几何结构,原子电荷,前线轨道能量和电子吸收光谱等性质。在此基础上使用含时密度泛函理论方法计算了分子第一激发态的电子垂直跃迁能,得到最大吸收波长λmax。计算表明,取代基氯的引入导致最大吸收波长红移。     

硫团簇S6的基态结构与光学吸收谱

使用赝势密度泛函理论与朗之万分子动力学相结合的方法(PDFMD)研究了硫团簇S6的基态几何结构,结果表明,具有D3d对称性的椅形结构为S6的基态结构。同时,用含时密度泛函(TDDF)理论计算了S6的两种结构的光学吸收谱,其不同特征可与实验结果比较来标识S6的基态几何结构。     

从教学出发浅谈“不动点理论及其应用”

不动点理论是泛函分析和高等数学中的一个非常重要的理论,也是本科及研究生泛函分析教学中的一个重难点,一直得到众多学者及数学家们的广泛关注。文章将在不动点理论及不动点理论在数列、方程求解方面的应用给出对不动点理论的一些教学思考。     

理论研究中的量子化学计算方法

量子化学近阶段的高度发展使量子力学在自然科学各个领域都发挥着非常重要的作用,然而量子力学概念非常抽象,其主要包括求解Harree Fock—Roothaan方程、半经验方法和密度泛函等,用于化学反应中的理论计算,可以找出势能面的最低能量,从而对反应机理的研究有很大的促进作用．     

具反射边界条件的迁移方程临界解的离散纵标逼近

研究一类非均匀介质，具反射边界条件的平板几何迁移系统临界解的离散纵标逼近理论。以泛函分析为工具，使用Ｂａｎａｃｈ空间上的总体列紧算子理论，证明了近似计算临界板厚度以及相应的非负临界解的离散纵标方法的收敛性。     

锯齿形单壁碳纳米管的电子结构与光学性质的计算

基于密度泛函理论第一性原理,运用超软赝势平面波方法局域密度近似对锯齿形单壁碳纳米管（6,0）的结构进行几何优化,然后对能带、态密度、介电常数、折射率、反射谱及吸收谱进行了理论模拟计算．     

1,3,5-三乙酰基六氢均三嗪的结构、光谱及热力学性质的理论研究

使用密度泛函理论,在B3LYP/6-311+G**水平计算研究1,3,5-三乙酰基六氢均三嗪分子(TRAT)分子的几何结构、光谱、热力学性质.用含时密度泛函理论TD-B3LYP方法计算TRAT的电子吸收光谱.结果显示,优化得到的TRAT分子稳定结构由三个面组成.气相中最低能量跃迁吸收峰出现在224nm,属于近紫外区.TRAT分子的标准摩尔焓Hm、标准摩尔热容Cpm、标准摩尔熵Sm等热力学性质均呈二次函数增大.298.15 K与标准大气压下,TRAT分子的标准摩尔生成焓和标准摩尔生成自由能分别为-681.95和-361.31kJ.mol-1.     

二阶非线性中立型泛函微分方程周期解的存在性

利用重合度理论,研究一类二阶非线性中立型泛函微分方程的周期解的存在性,得到了该方程周期解存在的新的结果．     

2-甲基丙烯醛与1,3-丁二烯的Diels-Alder反应的理论研究

运用密度泛函理论对2-甲基丙烯醛与1,3-丁二烯之间的反应进行了理论计算,计算结果表明反应碳-碳键的形成是同时、不同步进行的。     

MgS分子的基态(~1∑~+)结构与解析势能函数

应用原子分子反应静力学方法推导出了MgS基态分子的电子状态和离解极限,采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,分别在6-311++G(df,pd)、6-311++G(2df,2pd)、6-311++G(3df,3pd)和cc-PVDZ等基组下,优化出MgS分子的基态稳定结构为单重态的C∞V构型,得出其相应的平衡核间距、基态的简正振动频率和离解能.并运用量子化学从头计算的方法,计算出各阶力常数和光谱数据,得出MgS分子的解析势能函数,该势能函数再现了MgS平衡结构的准确性.     

丙烯酸与臭氧反应机理的量子化学研究

采用密度泛函理论在MPW1K／6-31＋G（d,p）水平上研究了丙烯酸分子CH2CHCOOH与臭氧O3分子的反应机理,优化了反应势能面上各驻点的几何构型,对每一个驻点能量进行零点能校正,并采用相同的基组在MPWB1K水平和BHandHLYP水平上对各驻点的构型及能量进行验证。通过同一水平的振动频率分析确认了各稳定点和过渡态,另用内禀反应坐标（IRC）对过渡态进行验证。结果表明：丙烯酸的臭氧化反应具有较高的反应活性,并且为多通道反应,多数反应通道有OH自由基生成。反应过程中有顺反异构的COOHHCOO自由基生成,二者会沿不同的反应通道进行反应,其中syn-COOHHCOO的反应活化能较高。     

氯磺酰异氰酸酯的理论研究

首次运用密度泛函理论（DFT）对氯磺酰异氰酸酯进行了理论计算，结果能很好地解释氯磺酰异氰酸酯的反应性能，同时此结果表明DFT方法与HF．MP2方法所得结果基本一致，从而印证了DFT方法的可靠性．     

甘氨酸和水（1：1）氢键相互作用的理论研究

用5种DFT方法、MP2和HF方法,对甘氨酸和一个水分予之间的相互作用进行了研究,找到了4种稳定结构,均为环状双氢键结构;计算了4种结构的最优化几何参数和结合能,并对结合能进行了基组叠加误差（BSSE）校正．报道了红外光谱、红外强度和振动频率位移．用自洽反应场模型在6—311＋＋g（d,p）基组水平上研究了溶剂效应的影响,结果表明溶剂的极性对络合物的结构以及相对稳定性都有很大影响．     

丙氨酸分子的构象研究

应用密度泛函理论(DFT)研究丙氨酸分子的构象，通过频率表征，得到12种稳定构象。     

糠醛分子在铜电极上的SERS光谱研究

本文研究了糠醛在不同电压下,吸附在铜电极表面的SERS光谱．同时糠醛分子是以化学吸附的方式吸附在铜金属表面上的,而且我们用DFT理论对糠醛分子在铜电极上的SERS光谱进行了指认．实验结果表明,糠醛在铜电极表面的吸附方式随电极电压的改变而变化．     

分子静电势密度泛函计算方法

运用多种密度泛函理论(DFT)方法和从头算(ab initio)方法,研究了具有代表性的一系列分子的静电势,选择 QCISD计算出的分子静电势为标准静电势.通过比较多种DFT法和QCISD从头算,以及它们之间的均方根偏差,结果表明B3LYP-DFT法与QCISD-abinitio法计算结果较吻合,暗示了B3LYP-DFT法在得到分子静电势时是一个有用的工具,尤其对于从头计算难以进行研究的大分子体系.     

CO氧化用纳米金催化剂常用的表征技术

从电子显微镜技术、X射线技术、电子能谱技术和红外光谱技术四方面介绍了纳米金催化剂常用的表征技术,分析其在金颗粒尺寸和晶相尺寸测定、金价态和金所处电子环境的检测以及CO分子在金催化剂表面吸附态研究等方面的作用,并展望了密度泛函理论计算对纳米金催化剂反应机理研究的潜在重要意义.     

冬马铃薯-水稻-蔬菜高产高效种植模式初探

介绍了稻田冬马薯-水稻-蔬菜三熟高产高效种植,重点是对川中区域马铃薯由原春秋作改为冬作栽培技术进行了探讨,为该区域较大面积推广提供技术参考．     

取代基与芳香性的关系研究

运用密度泛函理论对13种化合物进行几何结构全优化和频率计算,并计算了其芳香性指标NICS（Nucleus-Independent Chemical Shifts）值,研究了取代基对芳香性的影响以及芳香性与分子稳定性的关系。结果表明吸电子基团可以增加苯环的芳香性,供电子基团可以减低苯环的芳香性,随着体系稳定性的增加,苯环的芳香性降低。