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氧气分子吸附对单蒽分子器件自旋输运性质调控

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物理学报 2020年第24期69卷 307-313页

作者：崔兴倩刘乾范志强张振华长沙理工大学物理与电子科学学院柔性电子材料基因工程湖南省重点实验室长沙410114

利用基于密度泛函理论结合非平衡格林函数的第一性原理计算方法,开展了氧气分子吸附对以石墨烯纳米带为电极的单蒽分子器件自旋极化输运性质的调控物理机理探索研究.计算结果显示,在未吸附氧气分子时,单蒽分子以横向方式连接石墨烯纳米... 详细信息

利用基于密度泛函理论结合非平衡格林函数的第一性原理计算方法,开展了氧气分子吸附对以石墨烯纳米带为电极的单蒽分子器件自旋极化输运性质的调控物理机理探索研究.计算结果显示,在未吸附氧气分子时,单蒽分子以横向方式连接石墨烯纳米带要比单蒽分子以纵向方式连接石墨烯纳米带具有更优异的自旋过滤效应.当氧气吸附单蒽分子后,两种构型器件的自旋电流都会大幅度降低,但是自旋过滤效应会有所增强.尤其是单蒽分子以横向方式连接石墨烯纳米带的器件在±0.5 V区间始终保持了近100%的自旋过滤效率.通过分析器件的自旋极化输运谱、输运本征态和自旋过滤效率等,详细地解释了氧气分子吸附调控器件的自旋输运性质以及改善器件的自旋过滤行为的物理机理.

关键词：石墨烯纳米带分子吸附自旋输运自旋过滤

具有尺寸和电荷选择性多功能分子吸附能力的电荷可转变型金属–有机框架材料(英文)

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无机材料学报 2018年第3期33卷 352-356页

作者：袁贝贝周蓓蓓章跃标施剑林上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 中国科学院大学北京100049

通过研究具有两种轮桨状构筑基元和四种纳米笼子结构锌基金属-有机框架(Zn-MOF)的染料吸附特性和机理,发现其分子吸附的普适性,以及尺寸和电荷的选择性。由于Zn-MOF孔道内漂浮着抗衡阴离子,及框架上有可配位位点,所以它能通过离子交换... 详细信息

通过研究具有两种轮桨状构筑基元和四种纳米笼子结构锌基金属-有机框架(Zn-MOF)的染料吸附特性和机理,发现其分子吸附的普适性,以及尺寸和电荷的选择性。由于Zn-MOF孔道内漂浮着抗衡阴离子,及框架上有可配位位点,所以它能通过离子交换机理吸附阴性染料、框架上电荷转变机理吸附阳性染料、主客体相互作用吸附中性染料,表现出优越的分子吸附多功能性。Zn-MOF内带电荷纳米笼的尺寸选择性和电荷选择性的共同作用为设计具有更高水平兼容性和识别性的优异多孔材料铺平了道路。

关键词：金属–有机框架电荷转变分子吸附选择性

NiO表面磁性对分子吸附的影响的第一性原理研究（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2017年第10期38卷 1736-1748页

作者：黄传奇李微雪中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学化学与材料科学学院化学物理系合肥微尺度物质科学国家重点实验室(筹) 安徽合肥230026

过渡金属氧化物广泛应用在当今能源与环境相关的催化领域,理解其表面化学性质以及结构-反应活性之间的关系对于先进催化材料的进一步发展以至理性设计至关重要.3d后过渡系金属(Mn,Fe,Co,Ni)的氧化物以其中金属离子独特的自旋状态和由此... 详细信息

过渡金属氧化物广泛应用在当今能源与环境相关的催化领域,理解其表面化学性质以及结构-反应活性之间的关系对于先进催化材料的进一步发展以至理性设计至关重要.3d后过渡系金属(Mn,Fe,Co,Ni)的氧化物以其中金属离子独特的自旋状态和由此产生的铁磁/反铁磁性为典型特征.研究过渡金属氧化物的自旋状态以及磁性对表面化学的影响将使我们更加完整了解这些材料的表面化学.以NiO为代表的后过渡系金属岩盐结构一元氧化物具有反铁磁性,被经常作为反铁磁研究的模型体系.尽管在低温(低于其Neel温度)下NiO体相的完整晶体具有确定的反铁磁序,但是一系列最新研究表明,在条件变化时NiO表面的Ni离子可以产生不同的磁序.以此为背景,本工作以NiO为模型体系,采用DFT+U的第一性原理方法研究了NiO表面磁序对表面的小分子吸附活性的影响,包括表面吸附活性对各磁性相的表面取向以及吸附物种磁性的依赖关系.我们考察了NiO的5种反铁磁相和一种铁磁相,两个晶面NiO(001)和NiO(011),顺磁性分子NO和非顺磁性分子CO.我们发现表面能受磁性的影响较轻微,NiO(001)面上从49到54 meV/~2,NiO(011)面上从162到172 meV/~2.在NiO(001)面上,CO与NO都倾向于在Ni离子的顶位吸附.对于不同的体相磁序与表面取向,CO吸附能的变化范围为-0.33^-0.37 eV,NO吸附能的变化范围为-0.42^-0.46 eV.在NiO(011)表面,两种分子都倾向于吸附在由两个Ni离子构成的桥位.我们发现相对于NiO不同磁性相的体相长程磁序,吸附位点处构成桥位的两个Ni离子的局部磁矩相对取向对于分子的吸附具有更加显著的影响.计算得到NO在局部磁矩相对取向反平行(↑↓)吸附位点处的吸附能为-0.99^-1.05 eV,在局部磁矩相对取向平行(↑↑)吸附位点处吸附会增强,吸附能为-1.21^-1.30 eV.对于CO,尽管计算的吸附能在(↑↓)吸附位点(-0.73^-0.75 eV)与在(↑↑)吸附位点(-0.71^-0.72 eV)非常接近,两种吸附位点处的CO吸附时分子轨道杂化方式以及吸附后CO的局域电子态密度却具有明显不同的特征.本工作突出揭示了分子在过渡金属氧化物表面的多重吸附位点上吸附时吸附位点的局域磁矩相对取向对吸附性能的影响.

关键词：磁性表面取向分子吸附第一性原理电子结构

分子吸附和表面缺陷对ZnO薄膜紫外探测的影响

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表面技术 2015年第12期44卷 137-142页

作者：苏蓓蓓苏德发桂青凤无锡科技职业学院电子工程学院江苏无锡214028 扬州大学物理科学与技术学院江苏扬州225002 重庆电讯职业学院重庆402247

目的研究分子吸附在不同的ZnO表面时,体系的稳定性、电子结构、紫外光吸收情况。方法根据第一性原理密度泛函理论,首先对O2和H_2O分子分别吸附在完备的ZnO和具有氧空位的ZnO单层膜表面进行结构优化,然后分析不同体系的电子结构和光学性... 详细信息

目的研究分子吸附在不同的ZnO表面时,体系的稳定性、电子结构、紫外光吸收情况。方法根据第一性原理密度泛函理论,首先对O2和H_2O分子分别吸附在完备的ZnO和具有氧空位的ZnO单层膜表面进行结构优化,然后分析不同体系的电子结构和光学性质。结果通过吸附能可知,分子吸附有利于系统稳定性的提高,其中氧分子吸附最为明显;能带和态密度图显示,分子吸附有利于电子在导带和价带之间的跃迁;差分电荷密度图表明,分子吸附的所有体系都存在电子转移,吸附分子和薄膜之间存在相互作用;光吸收图显示,分子吸附的ZnO体系光吸收明显增强。水分子吸附在含氧空位的ZnO单层膜上时,体系具有较强的紫外吸收、较高的载流子浓度、较小的载流子有效质量以及较好的稳定性,是比较理想的紫外探测材料。结论ZnO单层膜中氧空位和实验环境中的氧气和水汽均能影响体系的紫外响。研究结果可为ZnO基薄膜紫外探测器的发展提供参考。

关键词： ZnO 第一性原理紫外探测性质分子吸附表面缺陷紫外吸收

敏化界面原位微质量响应：分子吸附及与离子交换机制研究

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敏化界面原位微质量响应：分子吸附及与离子交换机制研究

作者：施菁南昌航空大学

学位级别：硕士

染料敏化太阳能电池(DSC)以其工艺简单、原材料对环境友好等优点成为新能源领域的研究热点。DSC内部光阳极敏化界面处发生多个物理和化学过程,对器件的性能起至关重要的作用。揭示敏化界面处染料分子的吸附特性以及与电解液中的分子/离... 详细信息

染料敏化太阳能电池(DSC)以其工艺简单、原材料对环境友好等优点成为新能源领域的研究热点。DSC内部光阳极敏化界面处发生多个物理和化学过程,对器件的性能起至关重要的作用。揭示敏化界面处染料分子的吸附特性以及与电解液中的分子/离子之间相互作用机制仍是一个巨大挑战。一方面,染料分子吸附过程较为复杂,有待深入研究;另一方面,染料分子与电解液中的分子/离子相互作用还停留在理论计算,尚未有实验层面数据支持报道。因此,本文利用石英晶体微天平(QCM)的实时原位监测技术,从界面微质量变化这个新角度研究界面处分子的-COOH和-SCN基团的吸附特性以及与电解液中的分子/离子之间相互作用机制。首先,在基底界面处,利用Au和TiO基底诱导染料分子不同空间吸附取向,揭示分子采用-COOH或-SCN基团与基底吸附时的特性。研究共吸附剂分子在不同基底材料的吸附过程。采用Langmuir/Freundlich等温吸附模型以及第一热力学原理对分子在不同基底界面微质量响应进行动力学和热力学过程研究,获得N719和DCA的吸附动力学和热力学状态参数。其次,在TiO/Dye界面处,研究染料分子的-COOH基团与溶液中Mg(OAc)之间相互作用机制。从实验层面证实TiO/Dye界面处的染料分子-COOH基团能够与溶液中的Mg(OAc)发生所谓的“接枝”过程。这些接枝过程引起了TiO/Dye界面处的微质量变化,并给出了相应的分析和解释。最后,在TiO/Dye界面处,研究染料分子与溶液中KI之间相互作用机制。从界面微质量响应角度证实TiO/Dye界面处的染料分子与溶液中KI的存在作用机制。本论文工作的开展对理解染料分子吸附机制,设计新型染料分子结构,筛选吸附基团以及优化电解液成分有一定的理论意义。

关键词： QCM 离子交换分子吸附界面微质量太阳电池

几何限制对碳纳米管中气体小分子吸附与分离的影响

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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分子科学学报 2017年第6期33卷 486-491页

作者：李延龙杨东春贾然张红星吉林大学理论化学研究所吉林长春130023 吉林省实验中学吉林长春130022

使用DFTB方法研究多种单壁碳纳米管(SWCNTs)的应力-应变关系,预测了在几何限制作用下,其杨氏模量和能带结构的变化规律.系统探讨了外部应力作用下SWCNTs内外表面吸附H_2,N_2和H_2S气体分子能力的变化规律,确定了SWCNTs对于上述混合气体... 详细信息

使用DFTB方法研究多种单壁碳纳米管(SWCNTs)的应力-应变关系,预测了在几何限制作用下,其杨氏模量和能带结构的变化规律.系统探讨了外部应力作用下SWCNTs内外表面吸附H_2,N_2和H_2S气体分子能力的变化规律,确定了SWCNTs对于上述混合气体的分离和提纯能力.

关键词：单壁碳纳米管紧束缚方法拉伸应变分子吸附电子结构

纳米结构分子吸附引起的表面增强拉曼散射研究

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光电子．激光 2014年第6期25卷 1220-1224页

作者：张兴坊闫昕刘凤收枣庄学院光电工程学院山东枣庄277160

利用模板印刷技术,制备了具有不同局域表面等离子体共振(LSPR)峰的Au纳米空心半球壳结构,并以4-巯基苯胺(4-ATP)为探针分子研究了纳米结构表面吸附分子对表面增强拉曼散射(SERS)强度的影响。结果表明,当纳米结构的LSPR峰位处于激发光波... 详细信息

利用模板印刷技术,制备了具有不同局域表面等离子体共振(LSPR)峰的Au纳米空心半球壳结构,并以4-巯基苯胺(4-ATP)为探针分子研究了纳米结构表面吸附分子对表面增强拉曼散射(SERS)强度的影响。结果表明,当纳米结构的LSPR峰位处于激发光波长的短波长或"马鞍型"位置时,SERS强度随吸附分子数的增加而增大;当处于长波长位置时,SERS强度呈现先增大后减小的趋势。利用分子吸附理论和纳米结构表面局域场强度变化,对此现象进行了解释。

关键词：纳米结构表面增强拉曼散射(SERS) 分子吸附局域表面等离子体共振(LSPR)

Survival predictors in patients treated with a molecular adsorbent recirculating system

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World Journal of Gastroenterology 2009年第24期15卷 3015-3024页

作者： Taru Kantola Anna-Maria Koivusalo Satu Parmanen Krister Hckerstedt Helena Isoniemi Department of Anesthesiology and Intensive Care Medicine Surgical Hospital of HelsinkiHelsinki University Central Hospital Department of Mathematics and Statistics University of Helsinki Transplantation and Liver Surgery Clinic Helsinki University Central Hospital

AIM:To identify prognostic factors for survival in patients with liver failure treated with a molecular adsorbent recirculating system(MARS). METHODS:MARS is a liver-assisting device that has been used in the treatment of liver failure to enable native liver recovery,and as a bridge to liver transplantation(LTX).We analyzed the 1-year outcomes of 188 patients treated with MARS,from 2001 to 2007, in an intensive care unit specializing in liver disease. Demographic,clinical and laboratory parameters were recorded before and after each treatment.One-year survival and the number of LTXs were recorded.Logistic regression analysis was performed to determine factors predicting survival. RESULTS:The study included 113 patients with acute liver failure(ALF),62 with acute-on-chronic liver failure(AOCLF),11 with graft failure(GF),and six with miscellaneous liver failure.LTX was performed for 29% of patients with ALF,18% with AOCLF and 55%with GF.The overall 1-year survival rate was 74% for ALF,27% for AOCLF,and 73% for GF.The poorest survival rate,6%,was noted in non-transplanted patients with alcohol-related AOCLF and cirrhosis,whereas,patients with enlarged and steatotic liver had 55% survival.The etiology of liver failure was the most important predictor of survival(P<0.0001).Other prognostic factors were encephalopathy(P=0.001)in paracetamol-related ALF, coagulation factors(P=0.049)and encephalopathy(P=0.064)in non-paracetamol-related toxic ALF,and alanine aminotransferase(P=0.013)and factor V levels(P =0.022)in ALF of unknown etiology. CONCLUSION:The etiology of liver disease was the most important prognostic factor.MARS treatment appears to be ineffective in AOCLF with end-stage cirrhosis without an LTX option.

关键词：再循环系统分子吸附预测患者治疗

缺陷辅助的界面插入机制和WO3(200)表面小分子吸附的理论研究

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缺陷辅助的界面插入机制和WO3(200)表面小分子吸附的理论研究

作者：卢鑫东北师范大学

学位级别：硕士

近几年的实验研究表明,石墨烯插层复合物是一种重要的能源存储和磁性存储材料,理解金属的嵌入机理对于了解石墨烯-衬底界面结构和界面质量输运非常重要。实验发现,可以在石墨烯缓冲层中嵌入原子来实现无支撑石墨烯的获得,但关于石墨烯... 详细信息

近几年的实验研究表明,石墨烯插层复合物是一种重要的能源存储和磁性存储材料,理解金属的嵌入机理对于了解石墨烯-衬底界面结构和界面质量输运非常重要。实验发现,可以在石墨烯缓冲层中嵌入原子来实现无支撑石墨烯的获得,但关于石墨烯缓冲层与衬底界面稀土金属插入机理的理论研究很少。另一方面,WO作为窄带隙半导体在太阳能电池、光催化、有机物降解以及气体传感器等领域有着重要的作用。WO表面有机污染物的降解机制以及WO表面催化活性的理论研究对提高WO表面催化活性尤为重要。为了获得金属Dy在石墨烯缓冲层与衬底界面的微观插入过程和机制,以及了解WO(200)表面小分子吸附和降解机理,我们系统地研究了Dy在石墨烯缓冲层和衬底界面的微观结构和插入机制以及WO(200)表面小分子的吸附。本论文的主要研究结果有如下:一、利用第一性原理计算和过渡态理论,以Dy/d-Gra/SiC(0001)为研究对象,研究了稀土金属Dy在石墨烯缓冲层和SiC衬底界面的微观插入机制。研究结果表明:1).衬底效应在金属Dy嵌入过程中起着重要作用;2).Dy在有衬底支撑的缓冲层和衬底界面的穿透能垒比Dy在无衬底支撑的石墨烯层的穿透能垒小;3).金属Dy的穿透过程是自发和吸热的,表明金属Dy的插入过程是热力学驱动的过程;4).缺陷辅助插入机制在高温下是合理的,在高温下,缺陷可作为插入原子的通道入口;5).Dy插层石墨烯可用于石墨烯基的磁性纳米结构器件的设计。二、利用第一性原理计算研究了多种分子在有缺陷和无缺陷WO(200)表面的吸附结构和性质。计算结果表明:1).WO(200)的表面能较低,表明WO(200)表面具有相对较高的稳定性;2).H原子喜欢吸附在表面二配位氧原子位置,形成羟基;3).CH喜欢吸附在平面氧原子位置和表面五配位钨原子位置;4).WO(200)表面引入缺陷可以提高表面反应活性;5).CHCHO更喜欢吸附在有氧空位存在的WO(200)表面。

关键词：密度泛函理论石墨烯缓冲层 SiC衬底 WO3晶面分子吸附表面缺陷