纤维素吸附水分子密度泛函理论研究

本文采用了纤维素模型对水分子的吸附进行模拟,运用量子化学密度泛函理论B3LYP-D3方法,基于6-311g (d, p)基组水平,从微观层面研究了纤维素吸水的微观机理,计算了水分子在纤维素上的吸附能及相关Mulliken键步居,揭示了水分子在纤维素上吸附的具体形态,不同吸附位点对水分子吸附的强弱。结果表明,水分子以PZ2形态吸附于纤维素分子上吸附最稳定,且量子化学是研究纤维素对水分子吸附机理的一种有效方法。     

水环境下掺铝硅质基体树脂粘结界面性能演变的分子动力学模拟与验证

以硅铝相为主的玄武岩纤维复合材料筋常被应用于潮湿、腐蚀等恶劣环境中,水分子会导致环氧树脂与玄武岩纤维的粘结性能下降,直接影响玄武岩纤维复合材料筋的力学与耐久性能。采用部分铝原子取代硅原子构建了掺铝二氧化硅的玄武岩纤维表面基底模型,基于分子动力学模拟水浸泡环境下环氧树脂与掺铝二氧化硅基体两相间的粘结性能演变。模拟结果表明:掺铝二氧化硅与环氧树脂粘结力弱于纯二氧化硅;环氧树脂与纤维基底两相间主要通过环氧树脂氧原子(Oe)纤维基底氢原子(Hs)纤维基底氧原子(Os)氢键作用方式粘结;水分子会占据两相粘结的氢键作用原子对中的反应位点,降低两相间粘结力;水浸泡28d后,玄武岩纤维束与环氧树脂界面粘结力降低了47.53%,验证了分子模型的可行性。     

水分子在碳纳米管内的扩散研究

本文在不同温度下分别模拟了(8,8)、(9,9)、(10,10)扶手椅型碳纳米管中水的结构和扩散,在300 K的(8,8)型碳纳米管中水分子形成了规则的四边形结构,再现了Alberto Striolo的研究结果。不同管径中水分子的径向分布函数表明,随着管径的增大水分子的受限效应逐渐减弱,水分子平均氢键的数目逐渐增大,从(8,8)管中的平均2.10个氢键到(10,10)管中的2.28。     

异佛尔酮类镉配合物的晶体结构及荧光性质

将(E)-2-(3-(4-(1H-三唑-1-基)苯乙烯基)-5,5-二甲基环己基-2-烯亚基)丙二腈(L)与Cd(OAc)2、CdI2自组装制备了配合物[CdL2(OAc)2]·2H2O(1)和CdL2I2(2)。运用X射线单晶衍射仪测定了配合物1和2的结构。配合物1为三斜晶系,中心Cd原子采取六配位模式,即与2个配体的氮原子、2个CH3COO-和2个H2O分子中的氧原子形成一个拉长的近似正八面体。而配合物2为单斜晶系,Cd原子采用四配位模式,与2个配体的氮原子和2个I-形成V型分子。这些分子通过分子间的氢键和π-π相互作用形成多维超分子结构。荧光和热重分析表明,1和2具有较强的荧光和较好的热稳定性。     

环氧树脂灌浆材料作用机理与应用现状

以双酚A型环氧树脂为例,在原理上阐述了环氧树脂基本性质,着重分析环氧树脂浆材作用机理:可以与处理对象之间生成分子间力、氢键、电磁键等化学结合力。对环氧树脂的应用现状进行归纳分析,指出应进一步研究绿色无污染性价比高的浆材。     

Zn(H_2O)_n~(2+)(n=1～10)水合团簇的结构与光谱性质

为了研究锌氨浸过程中氨分子取代水分子的机理,采用量子化学计算方法 B3LYP/6—311++g(2df,2p),对气相和水相中Zn(H_2O)_n~(2+)(n=1~10)水合团簇的几何结构进行了研究。根据水合能可知:在气相中,当水分子数n=6~10时,Zn(H_2O)_n~(2+)水合团簇的六配位结构较稳定,而在水相中,其五配位和六配位均有稳定构型;当n=10时,还不足以形成Zn~(2+)的近似饱和水合层。Zn(H_2O)_n~(2+)水合团簇的Zn—O键长和Zn~(2+)的电荷密度均随水分子数的增加而减小。五配位结构的红外光谱和拉曼光谱与文献报道的实验值很接近,表明五配位结构的Zn(H_2O)_n~(2+)(n=5~10)水合团簇很可能是锌湿法冶金溶液的Zn~(2+)(aq)物种。     

基于第一性原理的水氧相互作用下混凝土中钢筋锈蚀机理研究

为了阐明水氧相互作用下钢筋锈蚀的机理,采用基于第一性原理的密度泛函理论,建立了O2分子和H_2O分子在Fe(100)表面的吸附模型,研究分析了各吸附体系的吸附能、几何结构和电荷变化。结果表明,H_2O分子与清洁Fe(100)表面之间是弱的物理吸附作用,而在Fe(100)表面预先吸附O_2分子,可通过氢键作用促进后续H_2O分子的吸附;O_2分子在预吸附H_2O分子的Fe(100)表面上的吸附是很强的化学吸附作用。由此可见,相比于H_2O分子单独作用于铁表面,H_2O和O_2分子相互作用对铁表面腐蚀的影响更大,从微观尺度证明了与水下区相比,处于干湿交替环境的浪溅区混凝土结构中钢筋的腐蚀更为严重。     

研发动态

<正>清华大学解析出基因剪接的基础结构清华大学生命科学学院施一公研究组近日得到近原子分辨率的剪接体三维结构和剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理,从而将分子生物学"中心法则"在分子机理的研究上大幅度向前推进。成果以两篇背靠背研究论文形式发表在《科学》杂志。第一篇文章题为《3.6埃的酵母剪接体结构》,报道了通过单颗粒冷冻电子显微镜(冷冻电镜)方法解析的酵母细胞剪接体近原子水平分辨率的三维     

晶态Ge_1Sb_4Te_7的可逆阻变新机理的第一性原理研究

为了改良相变存储器的工作机理,采用第一性原理计算方法进行了理论研究。结果显示,相变存储材料三元硫系化合物Ge1Sb4Te7可通过特定原子的移动实现晶体对称性的部分打破与重建,伴随着这种结构转变,其电阻率会发生显著变化。该可逆相变引起的电阻转变效应可以归因于"类三中心四电子键"的形成与断裂。这种新相变机制相对于传统的相变存储机制,具有较多优点,有利于提高相变存储器的性能。     

中部地区城市群空间演化及其机理

在我国"新型城镇化"及"中部崛起"战略的推进下,城市群作为主要的城乡空间形态左右着区域经济的发展。研究运用人文地理学等多学科的理论知识和方法,在国内外相关研究的基础上,探索中部地区城市群的空间演化趋势及其机理:在理论研究中,对城市群的空间演化进程进行四阶段划分并简要归纳了空间演化规律,提出城市群空间演化的三种模式;采用集聚与扩散理论对演化机理进行探讨,梳理城市群空间演化的驱动要素。在实证研究中,通过Kernel空间分析法总结出中部地区城市群空间演化过程与特征,在此基础上对城市群空间演化机理进行分析,提出不同演化阶段城市群的发展动力,并对城市群未来空间演化模式及策略提出建议。