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厦门大学学报（自然科学版） 2016年第3期55卷 305-308页

作者：陈姝璇陈秀梅吕鑫厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

本文从理论上证明缺电子乙硼烷及其同系物X_2H_6(X=B,Al,Ga)中的四元环具有四中心四电子(4c4e)的环状σ共轭体系,尽管看似与休克尔芳香性规则相悖,但具有σ芳香性;类似地,X2(CH3)6(X=B,Al,Ga)等缺电子甲基化合物也有σ芳香性,但其σ电... 详细信息

本文从理论上证明缺电子乙硼烷及其同系物X_2H_6(X=B,Al,Ga)中的四元环具有四中心四电子(4c4e)的环状σ共轭体系,尽管看似与休克尔芳香性规则相悖,但具有σ芳香性;类似地,X2(CH3)6(X=B,Al,Ga)等缺电子甲基化合物也有σ芳香性,但其σ电子离域程度要比相应的氢化物略低;卤化物X_2Y_6(X=B,Al,Ga;Y=F,Cl,Br)中四元环的四中心八电子(4c8e)的σ骨架看似与具σ反芳香性的环丁烷相似,但其σ骨架电子均定域于各Y—Xσ配键,属非芳香性.

关键词： σ芳香性缺电子化合物乙硼烷多中心键电子离域

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S_4N_4和Se_4N_4中的跨空同共轭与同芳香性

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厦门大学学报（自然科学版） 2016年第6期55卷 793-796页

作者：曾慧陈秀梅吕鑫厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

通过量子化学计算从理论上证明了具有奇特双楔形笼状结构的S_4N_4和Se_4N_4分子具有同芳香性,其芳香性源于分立的NXN(X=S,Se)结构组元间极强的跨空同共轭效应.

关键词：双叶同芳香性跨空同共轭效应电子离域虚核化学位移

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广义Kohn-Sham理论能量分解分析方法及其在金属配位体系中的应用

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厦门大学学报（自然科学版） 2020年第5期59卷 805-815页

作者：黄大江苏培峰厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

能量分解分析(EDA)方法是一种研究分子相互作用的定量分析理论方法,在分子自组装、药物设计、化学反应机理、力场发展等各个领域得到广泛应用.最近本课题组发展的广义Kohn-Sham能量分解分析方法(GKS-EDA)可以进行各种环境下化学成键和... 详细信息

能量分解分析(EDA)方法是一种研究分子相互作用的定量分析理论方法,在分子自组装、药物设计、化学反应机理、力场发展等各个领域得到广泛应用.最近本课题组发展的广义Kohn-Sham能量分解分析方法(GKS-EDA)可以进行各种环境下化学成键和分子相互作用的定量分析研究,克服了现有方法的诸多限制和不足.本文简述了GKS-EDA方法的理论背景,并介绍其在金属配位相互作用方面的应用.

关键词：广义Kohn-Sham能量分解分析分子相互作用金属配位

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卷积神经网络在新型非富勒烯受体分子生成与性能预测上的应用

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厦门大学学报（自然科学版） 2022年第5期61卷 777-785页

作者：杨新玉彭师平赵仪厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

近年来,有机太阳能电池中非富勒烯小分子受体因其拓展了吸收光谱的范围、能够调节激子解离能量和具有灵活的给体-受体形貌等优点使得器件效率越来越接近产业化的目标.本研究借助本课题组之前构建的分子生成和性质预测的卷积神经网络模型... 详细信息

近年来,有机太阳能电池中非富勒烯小分子受体因其拓展了吸收光谱的范围、能够调节激子解离能量和具有灵活的给体-受体形貌等优点使得器件效率越来越接近产业化的目标.本研究借助本课题组之前构建的分子生成和性质预测的卷积神经网络模型,来生成和筛选出具有高效解离激子的前线轨道能量的新型非富勒烯小分子受体.首先生成模型经数据库充分训练并利用小数据集进行微调后生成200多个接近目标轨道能量(最高占据分子轨道(the highest occupied molecular orbital,HOMO)和最低未占据分子轨道(the lowest unoccupied molecular orbital,LUMO)的能量分别为-5.60和-3.60 eV)的分子,然后利用预测模型进一步筛选并预测分子碎片对轨道能量的贡献,接着将这些分子与数据库中具有相近前线轨道能量的分子共同聚类挑选出具有不同化学空间的10个新型受体分子,最后通过从头算验证了轨道能级、分子碎片对轨道贡献预测的准确性,并给出分子光吸收的振子强度.进一步利用生成和预测模型提供了具有另一组轨道能量(HOMO和LUMO能量分别为-5.10和-3.10 eV)的10个非富勒烯小分子,其性质预测与从头算结果一致,证明了生成和预测模型的鲁棒性和结果的可靠性.本研究预测的分子也提供了设计具有高性能非富勒烯受体分子骨架的思路.

关键词：卷积神经网络非富勒烯受体前线分子轨道能量

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微扰形式非马尔可夫随机薛定谔方程及其应用

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厦门大学学报（自然科学版） 2020年第5期59卷 791-804页

作者：连曼汪宇晨赵仪厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

近年来,越来越多的实验结果表明量子效应在各类光电材料超快动力学过程中有着非常重要的作用,对这些现象的理论研究促进了许多量子动力学方法的快速发展.和量子主方程相比,非马尔可夫随机薛定谔方程(non-Markovian stochastic Schr ding... 详细信息

近年来,越来越多的实验结果表明量子效应在各类光电材料超快动力学过程中有着非常重要的作用,对这些现象的理论研究促进了许多量子动力学方法的快速发展.和量子主方程相比,非马尔可夫随机薛定谔方程(non-Markovian stochastic Schr dinger equation,NMSSE)通过演化希尔伯特空间中的随机波函数求解动力学,其计算成本与系统大小之间具有良好的标度关系,适合进行高效的并行计算,因而在大尺度系统中受到广泛应用.本文主要介绍近年来本课题组针对大尺度开放量子系统所发展的微扰形式的NMSSE方法,从影响泛函框架出发回顾了微扰形式NMSSE的理论基础,讨论了其在不同表象下的形式和优缺点,并以有机体系中激子能量弛豫过程的模拟及载流子迁移率的计算为例阐述其应用.

关键词：非马尔可夫随机薛定谔方程倒易空间热激子能量弛豫载流子输运

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三氢-苯并吲哚啉方酸染料晶体中电荷转移过程的理论研究

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厦门大学学报（自然科学版） 2023年第1期62卷 22-30页

作者：彭吉生汪宇晨裴政梁万珍赵仪厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

由于具有良好的光化学稳定性、在可见光区和近红外区的强吸光性等优点,方酸类染料是目前最具潜力的小分子有机太阳能电池给体材料之一.然而,其空穴迁移机制并不明确,较低的迁移率限制了器件光电转换效率的提升.结合第一性原理计算、Mar... 详细信息

由于具有良好的光化学稳定性、在可见光区和近红外区的强吸光性等优点,方酸类染料是目前最具潜力的小分子有机太阳能电池给体材料之一.然而,其空穴迁移机制并不明确,较低的迁移率限制了器件光电转换效率的提升.结合第一性原理计算、Marcus电子转移理论、主方程模拟,系统研究了三氢-苯并吲哚啉方酸(USQ-BI)染料的电子结构、分子堆积模式以及电荷转移性质.结果表明,由于空穴迁移路径上交替出现两种不同的分子堆积模式,驱动力呈现正负交错的特征,克服正驱动力的过程为空穴迁移的决速步.据此,提出了降低驱动力绝对值以增大迁移率的理论策略.进一步研究发现,在一些位点上引入氰基可以显著提高空穴转移耦合强度,从而提高空穴迁移率.最后,对USQ-BI中电子转移过程的研究发现,由于较大的重组能导致较小的电子转移速率,该晶体不能作为好的电子传输材料.

关键词：有机太阳能电池迁移率方酸染料氰基取代 Marcus电子转移理论

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激发态DNA碱基对分子间相互作用的理论研究

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厦门大学学报（自然科学版） 2024年第1期63卷 24-33页

作者：邵博孝吴玮苏培峰厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

[目的]利用本课题组发展的定量分析方法研究激发态DNA碱基对分子间相互作用的本质,以及不同类型的电子跃迁对DNA碱基对分子间相互作用的影响.[方法]采用广义Kohn-Sham能量分解分析方法(generalized Kohn-Sham based energy decompositio... 详细信息

[目的]利用本课题组发展的定量分析方法研究激发态DNA碱基对分子间相互作用的本质,以及不同类型的电子跃迁对DNA碱基对分子间相互作用的影响.[方法]采用广义Kohn-Sham能量分解分析方法(generalized Kohn-Sham based energy decomposition analysis,GKS-EDA),对两种Waston-Crick构型和两种stacked构型的DNA碱基对分子间相互作用本质进行理论研究.[结果]对于Waston-Crick构型的碱基对,n→π^(*)跃迁削弱了轨道极化作用但加强了电子相关作用,激发态分子间相互作用由电子相关作用主导,而π→π^(*)跃迁对分子间氢键影响较小;对于stacked构型的碱基对,π→π^(*)跃迁削弱了静电相互作用但增强了电子相关作用.[结论]Waston-Crick构型碱基对分子间相互作用本质受电子激发跃迁影响较大,而电子激发跃迁基本不改变stacked构型碱基对分子间相互作用本质.

关键词：激发态 DNA碱基对分子间相互作用能量分解分析

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新型四配位硅基材料的结构与性质

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厦门大学学报（自然科学版） 2020年第5期59卷 828-836页

作者：方磊张彩云张于微曹泽星厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

硅基半导体已广泛用于光电转化和现代通信等不同领域,新型硅基材料的发展,有助于应对功能材料在现代科技领域面临的挑战.本文主要介绍本课题组近年来在新型四配位硅基材料领域中的理论设计与计算模拟,包括新型四面体硅基材料和平面四配... 详细信息

硅基半导体已广泛用于光电转化和现代通信等不同领域,新型硅基材料的发展,有助于应对功能材料在现代科技领域面临的挑战.本文主要介绍本课题组近年来在新型四配位硅基材料领域中的理论设计与计算模拟,包括新型四面体硅基材料和平面四配位硅基二维单层材料.基于Si(C≡C)4结构单元,设计了一系列类金刚石结构的宽带隙半导体材料,预测了它们的结构、光电及力学性质,分析了平面四配位硅的成键特征及其稳定化策略,探讨了含平面四配位硅的二维单层材料在锂离子电池和CO 2活化转化中的应用.

关键词：硅基材料平面四配位硅活化转化第一性原理计算从头算分子动力学模拟

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从头算价键理论的研究进展

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厦门大学学报（自然科学版） 2021年第2期60卷 160-168页

作者：吴玮郑培锟厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

作为现代化学键理论之一,价键理论为分子电子结构性质和化学反应机理提供了直观的化学图像理解.虽然当前分子轨道理论占据着量子电子结构研究的主导地位,但是随着计算机运算能力的迅速提升以及量子理论计算算法的日益完善,从头算价键理... 详细信息

作为现代化学键理论之一,价键理论为分子电子结构性质和化学反应机理提供了直观的化学图像理解.虽然当前分子轨道理论占据着量子电子结构研究的主导地位,但是随着计算机运算能力的迅速提升以及量子理论计算算法的日益完善,从头算价键理论重新引起了人们的重视.本文简要回顾了40年来从头算价键理论方法所取得的突破,着重阐述厦门大学化学键理论研究团队在这一领域取得的研究进展.首先介绍早期从头算价键理论方法的发展历史;然后讨论从头算价键理论中的计算方法,包括最基本的价键自洽场方法,在此基础上考虑动态电子相关的价键计算方法,以及溶液环境下的计算方法;最后简要介绍价键理论中的矩阵元计算方法以及国际上具有重要影响的从头算价键程序,并展望未来发展方向.

关键词：价键理论矩阵元计算计算程序从头算化学键理论

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卤素取代改良热激活延迟荧光分子CzDBA性能的理论研究

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厦门大学学报（自然科学版） 2022年第5期61卷 768-776页

作者：林思榕梁万珍厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

为获得更高性能的热激活延迟荧光(TADF)材料并认识其潜在机理,以具有良好荧光性能和高外量子效率的CzDBA分子为研究对象,通过卤素(F、Cl、Br)取代其受体单元上不同位点的H原子,设计了一系列新型TADF分子,并从理论上对其性能进行综合评估... 详细信息

为获得更高性能的热激活延迟荧光(TADF)材料并认识其潜在机理,以具有良好荧光性能和高外量子效率的CzDBA分子为研究对象,通过卤素(F、Cl、Br)取代其受体单元上不同位点的H原子,设计了一系列新型TADF分子,并从理论上对其性能进行综合评估,计算了从最低三重激发态(T_(1)态)到最低单重激发态(S_(1)态)的逆向系间窜越速率(k_(RISC)).结果表明:Br取代能够显著加快分子的逆向系间窜越过程,其中受体单元上H原子分别被2个Br原子及4个Br原子取代的新型TADF分子的k_(RISC)均较原始的CzDBA分子提升了18倍以上.该工作为实验设计与合成TADF分子提供了可行的思路.

关键词：热激活延迟荧光逆向系间窜越 Marcus公式卤素取代

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