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符合独立五元环规则的C_(100)(417)Cl_(28)形成机理的密度泛函理论研究

物理化学学报 2018年第3期34卷 256-262页

作者：尹凡华谭凯厦门大学化学化工学院、福建省理论与计算重点实验室福建厦门361005

实验上捕获到C_(100)(417)Cl_(28),但其形成机理仍不清楚。本文采用密度泛函理论(DFT)方法研究了生成C_(100)(417)Cl_(28)的反应机理,考虑了可能的经Stone-Wales(SW)转化、直接氯化和来自于骨架转变等反应路径。结果表明:C_(100)(417)Cl... 详细信息

实验上捕获到C_(100)(417)Cl_(28),但其形成机理仍不清楚。本文采用密度泛函理论(DFT)方法研究了生成C_(100)(417)Cl_(28)的反应机理,考虑了可能的经Stone-Wales(SW)转化、直接氯化和来自于骨架转变等反应路径。结果表明:C_(100)(417)Cl_(28)形成的最主要来源是通过C_(102)(603)骨架转变,即经历氯化、C_2失去和SW转变而来。该结果能很好解释实验结果,对富勒烯氯化物的合成提供了理论依据。

关键词：密度泛函理论富勒烯氯化物骨架转变

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单壁AlAs(111)纳米管结构和电子性质的密度泛函理论研究

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物理化学学报 2017年第3期33卷 548-553页

作者：王玮谭凯厦门大学化学化工学院化学系福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

通过卷曲立方AlAs(111)单层片(sheets)构造了一系列(n,0)和(n,m)一维单壁纳米管。用周期性密度泛函理论(DFT)计算并比较了不同类型AlAs纳米管在几何结构、能量及电子性质等方面的差别。计算结果表明锯齿型和椅型纳米管应变能均为负值,... 详细信息

通过卷曲立方AlAs(111)单层片(sheets)构造了一系列(n,0)和(n,m)一维单壁纳米管。用周期性密度泛函理论(DFT)计算并比较了不同类型AlAs纳米管在几何结构、能量及电子性质等方面的差别。计算结果表明锯齿型和椅型纳米管应变能均为负值,并随着管径变大而逐渐变小。然而,它们的带隙相当不同:椅型纳米管为间接带隙,随着管径的增大而带隙减小;锯齿型纳米管为直接带隙,管径为1.87 nm时存在着一个极大带隙值(2.11 eV)。这种不同主要源于锯齿型纳米管铝原子间3p轨道的耦合贡献。

关键词：密度泛函理论砷化铝锯齿型椅型纳米管

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甘氨酸二肽分子酰胺-Ⅰ带光谱与结构相关性

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物理化学学报 2016年第5期32卷 1289-1296页

作者：蔡开聪郑轩刘亚男留珊红杜芬芬福建师范大学化学与化工学院福州350007 福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

系统探索了蛋白质二肽模型分子——甘氨酸二肽(GLYD)在气相与水溶液中的结构与光谱特性。从分子动力学轨迹中提取具有代表性结构的GLYD-D_2O聚集体的瞬态结构开展简正模式分析,获取了对蛋白质二级结构敏感的酰胺-Ⅰ带的振动光谱参数,建... 详细信息

系统探索了蛋白质二肽模型分子——甘氨酸二肽(GLYD)在气相与水溶液中的结构与光谱特性。从分子动力学轨迹中提取具有代表性结构的GLYD-D_2O聚集体的瞬态结构开展简正模式分析,获取了对蛋白质二级结构敏感的酰胺-Ⅰ带的振动光谱参数,建立起振动光谱与特征基团结构间的相关性。将溶剂作用以静电势场的形式投影至二肽分子骨架中,与酰胺-Ⅰ带在气/液相中的频率差相关联,并引入酰胺-Ⅰ带简正模式随二级结构变化的规律,将各个构象态可能存在的振动耦合包含在内,构建具有二级结构敏感性的静电频率转换图,实现溶液相中多肽骨架酰胺-Ⅰ带的快速准确预测。

关键词：甘氨酸二肽酰胺-Ⅰ带振动光谱静电频率图

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纤维二糖在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中的结构动力学特性

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化工学报 2016年第S2期67卷 26-31页

作者：刘佳杜芬芬严思仪蔡开聪福建师范大学化学与化工学院福建福州350007 福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

开展分子动力学模拟探索不同压力条件下纤维素的基本结构单元——纤维二糖在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([C_4mim]Cl)中的结构动力学特征。研究结果表明,高压环境使二糖分子内氢键网络结构瓦解,二糖与阴阳离子间相互作用增强,形成溶... 详细信息

开展分子动力学模拟探索不同压力条件下纤维素的基本结构单元——纤维二糖在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([C_4mim]Cl)中的结构动力学特征。研究结果表明,高压环境使二糖分子内氢键网络结构瓦解,二糖与阴阳离子间相互作用增强,形成溶质-溶剂间氢键。借助空间分布函数得到常压及高压环境下二糖分子周围溶剂层分布特征,并通过径向分布函数定量考察了纤维二糖/离子液体体系分子间与分子内的氢键特征,为在化学键水平上认识纤维素在离子液体中溶解机制提供必要的理论基础。

关键词：纤维二糖离子液体分子模拟压力主元分析

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经典价键理论的从头算计算方法

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化学进展 2012年第6期24卷 1001-1007页

作者：苏培峰吴玮固体表面国家重点实验室、厦门大学化学化工学院、福建省理论与计算化学重点实验室厦门361005

价键理论是两大现代化学键理论之一,广泛应用于化学键本质和化学反应机理的研究。由于计算困难,价键理论应用局限于定性的讨论而无法有效地开展从头计算研究。现代经典价键理论在经典价键理论的理论基础上,引入合理有效的计算方法,提高... 详细信息

价键理论是两大现代化学键理论之一,广泛应用于化学键本质和化学反应机理的研究。由于计算困难,价键理论应用局限于定性的讨论而无法有效地开展从头计算研究。现代经典价键理论在经典价键理论的理论基础上,引入合理有效的计算方法,提高了价键计算的效率。本文回顾近年来经典价键理论从头算方法在提高计算精度和拓展研究范围方面的发展,并简要展望价键理论方法的发展趋势。

关键词：从头算价键方法发展复杂体系

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由锐钛矿(101)片卷曲成单壁纳米管的紧束缚密度泛函理论研究

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物理化学学报 2012年第8期28卷 1843-1848页

作者：刘昊林梦海谭凯厦门大学化学化工学院固体表面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

通过卷曲二维锐钛矿(101)周期性单层片(sheets)构造了一系列不同手性((n,0), (0,m), (n,m))的一维单壁TiO2纳米管. 用周期性紧束缚密度泛函理论(DFTB)方法计算并比较了不同管径和手性的TiO2纳米管在几何结构、电子性质等方面的差别. 结... 详细信息

通过卷曲二维锐钛矿(101)周期性单层片(sheets)构造了一系列不同手性((n,0), (0,m), (n,m))的一维单壁TiO2纳米管. 用周期性紧束缚密度泛函理论(DFTB)方法计算并比较了不同管径和手性的TiO2纳米管在几何结构、电子性质等方面的差别. 结果表明: 除了(6,0)管, 其余纳米管随着管径的增大, 应变能和能隙减小. 而在管径相同的情况下, 不同手性的(n,m)纳米管的应变能随着n/m的增加呈现先增大后减小的趋势, 能隙变化不大.

关键词：紧束缚密度泛函理论方法二氧化钛:锐钛矿纳米管

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酶催化过程的全程模拟

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物理化学学报 2017年第4期33卷 691-708页

作者：赵媛曹泽星河南大学天然药物与免疫工程重点实验室河南开封475004 厦门大学化学化工学院福建省理论与计算化学重点实验室福建厦门361005

酶催化包括底物到活性区的输运、选择催化化学反应及产物释放等复杂过程,由于复杂的蛋白质环境效应,任一化学和非化学过程都有可能是决定酶活性的关键步骤。为了全面认识酶催化活性,我们对几类酶催化过程进行了广泛的组合量子/分子力学(... 详细信息

酶催化包括底物到活性区的输运、选择催化化学反应及产物释放等复杂过程,由于复杂的蛋白质环境效应,任一化学和非化学过程都有可能是决定酶活性的关键步骤。为了全面认识酶催化活性,我们对几类酶催化过程进行了广泛的组合量子/分子力学(QM/MM)和经典分子力学(MM)动力学模拟(MD)研究,详细地讨论了整个酶催化过程的分子机制、关键残基的作用和蛋白质环境效应,丰富了对酶催化活性的认识。随着多尺度模型和计算模拟方法的进一步完善与发展,有望实现超大复杂生物酶催化过程的全程模拟研究,为酶工程领域的相关研究提供支持。

关键词：酶催化底物输运自由能计算 QM/MM MD模拟随机加速动力学模拟

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一种C_50Cl_10富勒烯氯化物新的生成机理的密度泛函理论计算

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物理化学学报 2015年第1期31卷 51-55页

作者：甘佐华陈姝璇谭凯厦门大学化学化工学院固体表面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

过去广泛接受#271C50Cl10是由#271C50空笼直接氯化得到.我们通过研究拓扑结构弄清了C50富勒烯之间的相互关系.利用密度泛函理论(DFT)计算从最稳定C50富勒烯#270C50出发,通过氯化和Stone-Wales(SW)转变获得#271C50Cl10.结果表明:氯化后... 详细信息

过去广泛接受#271C50Cl10是由#271C50空笼直接氯化得到.我们通过研究拓扑结构弄清了C50富勒烯之间的相互关系.利用密度泛函理论(DFT)计算从最稳定C50富勒烯#270C50出发,通过氯化和Stone-Wales(SW)转变获得#271C50Cl10.结果表明:氯化后最终产物是热力学最有利的,并且在有氯存在下,SW转变的活化能垒会降低.这些结果可以解释目前的相关实验事实,暗示了#270C50空笼先氯化得到不同#270C50氯化物,再进行两次SW旋转的路径,由于活化能垒更低因而是一条更为可行的路线.

关键词：密度泛函理论 Stone-Wales转变氯化

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Non-Condon电子转移速率理论与含时波包方法

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化学进展 2012年第6期24卷 1166-1174页

作者：张伟伟钟欣欣司玉冰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和福建省理论与计算化学重点实验室厦门361005

随着电子转移理论在化学、材料科学、生物医学等领域的广泛应用,人们针对不同体系提出了多种电子转移理论模型。本文主要总结了近年来我们在non-Condon电子转移理论以及含时波包方法等方面的相关工作。首先阐述包含non-Condon效应的电... 详细信息

随着电子转移理论在化学、材料科学、生物医学等领域的广泛应用,人们针对不同体系提出了多种电子转移理论模型。本文主要总结了近年来我们在non-Condon电子转移理论以及含时波包方法等方面的相关工作。首先阐述包含non-Condon效应的电子转移速率理论并用于二噻吩四硫富瓦烯有机半导体迁移率的计算。而后介绍了包含量子相干效应的含时波包方法,并初步用于研究二聚芴分子三三态能量转移过程。另外,本文还阐述了如何采用量子化学计算获得电子转移速率的结构参数。

关键词：电子转移 non-Condon效应含时波包能量转移

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乳胶清除蛋白LcpK30催化氧气裂解聚顺-1,4异戊二烯机理

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科学通报 2021年第22期66卷 2887-2897页

作者：吴鹏陈倩倩王斌举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厦门361005 福建省理论与计算化学重点实验室厦门361005

乳胶清除蛋白LcpK30是一种内型双加氧酶,其通过活化分子氧催化裂解化学惰性的聚顺-1,4异戊二烯,进而生成醛和酮.实验发现活性区域的谷氨酸148对活性有重大影响,然而其作用机制和整个反应机理仍然存在争议.本研究使用量子力学/分子力学... 详细信息

乳胶清除蛋白LcpK30是一种内型双加氧酶,其通过活化分子氧催化裂解化学惰性的聚顺-1,4异戊二烯,进而生成醛和酮.实验发现活性区域的谷氨酸148对活性有重大影响,然而其作用机制和整个反应机理仍然存在争议.本研究使用量子力学/分子力学组合方法研究了乳胶清除蛋白催化分子氧氧化裂解天然橡胶模型化合物的反应机理.计算结果显示谷氨酸148在反应过程中为质子化态,并与铁(Ⅲ)-超氧物种形成稳定氢键,因此其作用可能与调节铁(Ⅲ)-超氧物种与底物的位置有关.可能反应机理为:(1)铁(Ⅲ)-超氧物种的远端氧进攻底物碳碳双键,形成过氧烃自由基中间体;(2)近端氧回弹到碳自由基,形成过氧化物中间体和铁(Ⅱ)中心;(3)铁(Ⅱ)调节的过氧化物中间体O–O键还原裂解,生成邻二醇自由基负离子中间体;(4)邻二醇自由基负离子C–C键断裂,生成产物醛和酮.此外,计算发现,过氧化物中间体O–O键直接断裂反应能垒超过160 kJ/mol,表明铁(Ⅱ)的催化对于过氧化物中间体的后续转化至关重要.因此,本研究结果不仅加深对于Lcp_(K30)反应机理的理解,而且为Lcp酶降解合成橡胶材料的设计和工程化提供有用信息.

关键词：乳胶清除蛋白催化量子力学/分子力学组合方法反应机理橡胶降解血红素酶

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