15702.生物分子及mofs材料氫鍵激發(fā)態(tài)的理論研究

1、碩士學(xué)位論文生物分子及MOFs材料氫鍵激發(fā)態(tài)的理論研究Theoreticalstudyonexcitedhydrogenbondforbiologicalmoleculesandmetal—organicframeworksmaterials學(xué)號(hào)：21007056史連理工大學(xué)DalianUniversityofTeclmology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要?dú)滏I這一弱相互作用廣泛存在于各類體系當(dāng)中，對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)起到至關(guān)重要的作用。對(duì)于一

2、些吸附過(guò)程，氫鍵作用會(huì)起主導(dǎo)作用。在激發(fā)態(tài)，氫鍵對(duì)體系的光物理和光化學(xué)性質(zhì)的影響變得更為重要。比如，很多具有熒光性質(zhì)的分子在質(zhì)子性溶劑中會(huì)發(fā)生熒光淬滅，主要原因就是溶質(zhì)與溶劑分子之間氫鍵相互作用對(duì)體系電子激發(fā)態(tài)性質(zhì)的調(diào)節(jié)作用。量子化學(xué)理論計(jì)算可以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入、透徹的分析，并且可以完成一些實(shí)驗(yàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的工作，所以越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于科研當(dāng)中。眾所周知，生物分子在溶液中才能發(fā)揮其生物活性，所以研究生物分子與溶液分子間相互作用有著至關(guān)重

3、要的意義。脫氧核糖核酸(DNA)作為遺傳物質(zhì)的載體是生命最重要的組成部分之一，本文利用含時(shí)密度泛函理論(TDDFT)研究DNA分子的最小組成單元之一：脫氧腺苷一磷酸([dAMPHI’)離子與水分子之間氫鍵弱相互作用對(duì)其光物理和光化學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果顯示隨著水分子數(shù)目的增加，其激發(fā)態(tài)從分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移態(tài)(ICT)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄓ蚣ぐl(fā)態(tài)(LE)，且定域在堿基上。另外，由于堿基位置氫鍵激發(fā)態(tài)的加強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致[dAMPH]’紅外光譜紅移。金屬有機(jī)骨架材

4、料(MOFs)是一種新型的功能材料，廣泛應(yīng)用于氣體吸附、催化等領(lǐng)域。其吸附有機(jī)小分子的作用機(jī)制主要有分子間作用力、pp堆積、氫鍵弱相互作用等，其中氫鍵作用尤為突出。本文采用理論計(jì)算的方法，利用密度泛函理論(DFT)對(duì)一種基于Zn40團(tuán)簇的MOFs材料與有機(jī)小分子(甲醇，甲醛)之間相互作用進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要考察對(duì)應(yīng)吸附曲線不同階段，各種弱相互作用的具體影響。結(jié)果顯示此種MOFs材料與所吸附的有機(jī)小分子之間主要有三種相互作用：氫鍵、CHp

5、相互作用、類似于配位鍵的一種相互作用。另外，對(duì)于甲醇的吸附是兩步吸附過(guò)程，在低壓時(shí)，類似配位鍵的作用對(duì)吸附量有決定作用，在高壓時(shí)，氫鍵這一相對(duì)較弱的作用是決定吸附量的主導(dǎo)因素。對(duì)于甲醛的吸附是一步吸附過(guò)程，主導(dǎo)作用是CHP相互作用。生物染料分子的發(fā)光機(jī)理與其激發(fā)態(tài)的失活過(guò)程有著密切關(guān)系，氫鍵通過(guò)其自身在激發(fā)態(tài)的加強(qiáng)與減弱來(lái)調(diào)節(jié)染料分子與溶劑相互作用的強(qiáng)弱，進(jìn)而調(diào)控染料分子激發(fā)態(tài)輻射失活和無(wú)輻射失活的比重，最終決定生物染料分子的光物理和光