本文關(guān)鍵詞：核自旋誘導(dǎo)的磁光效應(yīng)的理論及量子化學(xué)計(jì)算研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：核磁共振(NMR)以及相關(guān)成像披術(shù)(MRI)是分子結(jié)構(gòu)鑒定和臨床醫(yī)學(xué)診斷的重要手段。對(duì)于NMR和MRI的發(fā)展許多科研工作者做出了重要的貢獻(xiàn),但是自其發(fā)現(xiàn)至今,一直沿用的核磁感應(yīng)概念和方法還是六十多年前提出的。Romalis等人于2006年第一次報(bào)道了核自旋誘導(dǎo)的光學(xué)法拉第效應(yīng)(NSOR),這是不同于傳統(tǒng)方法的一種新的NMR信號(hào)檢測(cè)技術(shù)。隨后,Vaara等人和Yao等人分別對(duì)NSOR進(jìn)行了量子化學(xué)計(jì)算和理論分析工作。本論文根據(jù)D.Pagliero等人的實(shí)驗(yàn)以及NSOR的解析公式,導(dǎo)出了同一分子中不同化學(xué)基才或不同元素原子核的NSOR大小之間比值R的理論表達(dá)式；在Vaara等人提出的核自旋誘導(dǎo)的紫外-可見光磁圓二色性(NSCD)效應(yīng)的基礎(chǔ)上,基于Buckingham等人的極化率理論和Faraday效應(yīng)理論,我們研究了紅外區(qū)域液體中核自旋誘導(dǎo)的磁圓二色性；從理論上探討了液體表面核自旋誘導(dǎo)的極向磁光克爾效應(yīng)(NSMOKE),該效應(yīng)包括了偏振平面的旋轉(zhuǎn)和橢圓率變化;此外,我們使用DFT方法對(duì)若干平面或近似平面共軌大環(huán)分子的核自旋誘導(dǎo)的新Cotton-Mouton效應(yīng)進(jìn)行了量子化學(xué)計(jì)算研究。論文第一章主要簡(jiǎn)述了本論文相關(guān)的基本知識(shí),包括核磁共振的基本原理、極化率、磁光效應(yīng)、計(jì)算量子化學(xué)基礎(chǔ)以及本論文相關(guān)的研究背景和意義。Vaara等人最近提出：類似傳統(tǒng)NMR譜中的化學(xué)位移,核自旋誘導(dǎo)的磁旋光(NSOR)中存在光化學(xué)位移。論文第二章理論研究了這一問題,其方法是理論比較在同一分子中化學(xué)非等價(jià)同種核或不同元素的原子核之間的NSOR的相對(duì)大小。論文基于D. Pagliero等人的實(shí)驗(yàn)以及Yao等人推導(dǎo)的NSOR的解析公式,導(dǎo)出了同一分子中不同化學(xué)基團(tuán)或不同元素原子核的NSOR大小之間比值R的理論表達(dá)式；并以甲醇、亞磷酸三乙酯和2-甲基苯并噻唑?yàn)槔?計(jì)算R的大小,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值基本一致�；谶@些結(jié)果,討論了影響R的重要因素,探討了如何應(yīng)用NSOR鑒別同一分子中不同化學(xué)基團(tuán)。本章的理論和計(jì)算,為NSOR光化學(xué)位移研究及應(yīng)用提供了理論依據(jù)。第三章研究了液體中核自旋誘導(dǎo)的紅外磁圓二色性(IR-NSCD)。液體中核自旋誘導(dǎo)的光學(xué)旋轉(zhuǎn)(NSOR)和核自旋誘導(dǎo)的紫外-可見光磁圓二色性(NSCD)已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),并且得到了大力研究和發(fā)展。然而,到目前為止,核自旋誘導(dǎo)的紅外磁圓二色性(IR-NSCD)還未被探索。本章提出并理論研究了液體中核自旋誘導(dǎo)的紅外磁圓二色性。結(jié)果表明在有利條件下,由于振動(dòng)共振效應(yīng),紅外區(qū)域核自旋誘導(dǎo)的磁圓二色性(IR-NSCD)比可見光區(qū)域核自旋誘導(dǎo)的光學(xué)旋轉(zhuǎn)(NSOR)大很多,并且磁圓二色性可以通過(guò)類似核自旋誘導(dǎo)的光學(xué)旋轉(zhuǎn)(NSOR)的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)測(cè)量。在液體中,IR-NSCD可以同時(shí)給出核自旋預(yù)極化樣品的核磁共振(NMR)光譜和紅外區(qū)域圓二色性(1RCD)光譜,從而原則上可以發(fā)展成為一種獨(dú)特的分析工具。第四章我們提出了核自旋誘導(dǎo)的極向磁光克爾效應(yīng)(NSMOKE)并進(jìn)行了理論研究。當(dāng)線性偏振光從具有法向磁化的核自旋極化的液體表面反射時(shí),將會(huì)產(chǎn)生核自旋誘導(dǎo)的極向磁光克爾效應(yīng),這種效應(yīng)包括出射光的偏振旋轉(zhuǎn)以及橢圓率變化。核自旋誘導(dǎo)的極向磁光克爾效應(yīng)(NSMOKE)能夠從液體表面提供核磁共振(NMR)信號(hào),并能夠給出分子的化學(xué)組成、取向、以及表面分子的分子間相互作用信息。第五章基于Yao等人提出的核自旋誘導(dǎo)的新Cotton-Mouton效應(yīng)(IBCM),對(duì)若干具有平面或近似平面共軛的大環(huán)分子進(jìn)行了量子化學(xué)計(jì)算研究。在IBCM效應(yīng)中包含溫度相關(guān)項(xiàng),它與大多數(shù)非球形分子的磁光效應(yīng)有關(guān),該溫度相關(guān)項(xiàng)與分子的各向異性磁屏蔽常數(shù)和頻率依賴各向異性極化率的乘積成正比。對(duì)四氧雜卟啉(TOP2+)、[18]輪烯以及蔻和全氟蔻分子的DFT計(jì)算表明：平面或近似平面共軛的大環(huán)分子具有較大的頻率依賴各向異性極化率,據(jù)此認(rèn)為平面或近似平面共軛的大環(huán)分子可能具有較強(qiáng)的核自旋誘導(dǎo)的新Cotton-Mouton效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：核磁共振的光學(xué)檢測(cè) 磁光效應(yīng) 光化學(xué)何移 磁圓二色性 反對(duì)稱極化率 密度泛函理論
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O657.2;O641.121
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-50
• 1.1 引言14
• 1.2 核磁共振14-17
• 1.2.1 核磁共振的發(fā)展14-15
• 1.2.2 核磁共振基本原理15-16
• 1.2.3 化學(xué)位移,自旋耦合與分裂16-17
• 1.3 介電常數(shù)ε17-20
• 1.3.1 折射率n17-18
• 1.3.2 分子極化率18-19
• 1.3.3 核自旋誘導(dǎo)的極化率19-20
• 1.4 磁光效應(yīng)20-28
• 1.4.1 旋光效應(yīng)20-21
• 1.4.2 自然旋光原理21-22
• 1.4.3 Faraday效應(yīng)22-23
• 1.4.4 磁光Kerr效應(yīng)23-25
• 1.4.5 Cotton-Mouton效應(yīng)25-26
• 1.4.6 磁圓二色性26-27
• 1.4.7 磁圓二色性Magnetic circular dichroism(M(CD)效應(yīng)27-28
• 1.5 核自旋誘導(dǎo)的磁光效應(yīng)28-31
• 1.5.1 核自旋秀導(dǎo)的法拉第效應(yīng)(NSOR)28-29
• 1.5.2 核自旋誘導(dǎo)的Cotton-Mouton效應(yīng)(NSCM)29-30
• 1.5.3 核自旋誘導(dǎo)的極向磁光Kerr效應(yīng)(NSMOKE)30-31
• 1.5.4 核自旋誘導(dǎo)的磁圓二色性(NSCD)31
• 1.6 計(jì)算量子化學(xué)基礎(chǔ)31-40
• 1.6.1 Hartree-Fock方法32-33
• 1.6.2 電子相關(guān)作用33-36
• 1.6.2.1 組態(tài)相互作用方法34-35
• 1.6.2.2 耦合簇理論35
• 1.6.2.3 多體微擾理論35-36
• 1.6.3 密度泛函理論36-39
• 1.6.4 基組39-40
• 1.7 論文的研究背景、進(jìn)展及意義40-44
• 參考文獻(xiàn)44-50
• 第二章 核自旋誘導(dǎo)的磁致旋光譜中光化學(xué)位移的估算50-68
• 2.1 引言50-51
• 2.2 理論51-54
• 2.2.1 φ~(l)的理論表達(dá)式51-54
• 2.2.1.1 有效電子數(shù)P_A52
• 2.2.1.2 核極化P_I52-53
• 2.2.1.3 期望值_2_(PA)53-54
• 2.3 比值R的理論表達(dá)式54-56
• 2.3.1 Case 1.同一分子中化學(xué)非等價(jià)核的NSOR比值R_A/54-55
• 2.3.2 Case 2.同一分子中不同元素原子核的NSOR比值R_(B/B')55-56
• 2.4 實(shí)例56-59
• 2.4.1 Case1.同一分子中化學(xué)非等價(jià)核A和A'的NSOR大小比值R_(A/A')56-58
• 2.4.1.1 CH_3OH分子中OH和CH_3基團(tuán)中的~1H的NSOR大小比值R_(OH/CH_3)56-57
• 2.4.1.2 亞磷酸三乙酯分子中CH_2和CH_3基團(tuán)的~1H NSOR的比值R_(CH_3)57
• 2.4.1.3 2-甲基苯并噻唑分子中CH和CH_3基團(tuán)的~1H NSOR的比值R_(CH/CH_3)57-58
• 2.4.2 Case2.同一分子中不同元素原子核B和B'NSOR大小之比R_(B/B')58-59
• 2.4.2.1 CH_3OH分子中CH3的~(13)C和~1H的R_(C/H)58
• 2.4.2.2 亞磷酸三乙酯分子中~(31)P和CH_3基團(tuán)的~1H NSOR比值R_(P/H)58-59
• 2.5 討論59-62
• 2.5.1 由NSOR進(jìn)行化學(xué)區(qū)分59-60
• 2.5.2 影響NSOR相對(duì)值的因素60-62
• 2.6. 結(jié)論62-63
• 附錄63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 第三章 核自旋誘導(dǎo)的紅外磁圓二色性68-80
• 3.1 引言68-69
• 3.2 理論和結(jié)果69-75
• 3.2.1 核磁矩誘導(dǎo)的反對(duì)稱極化率69-71
• 3.2.2 核自旋誘導(dǎo)的磁二色性(NSCD)71
• 3.2.3 紅外區(qū)域的NSCD(IR-NSCD)71-72
• 3.2.4 IR-NSCD的量級(jí)72-75
• 3.2.5 IR-NSCD的可能應(yīng)用75
• 3.3 討論75-77
• 3.3.1 A項(xiàng)對(duì)IR-NSCD的貢獻(xiàn)75-76
• 3.3.2 分子間相互作用的影響76
• 3.3.3 區(qū)分來(lái)自Cotton-Mouton效應(yīng)的IR-NSCD76-77
• 3.4 結(jié)論77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 第四章 核自旋誘導(dǎo)的極向磁光克爾效應(yīng)(NSMOKE)80-92
• 4.1 引言80-81
• 4.2 理論81-89
• 4.2.1 NSMOKE的公式81-84
• 4.2.2 NSMOKE的磁光Voigt參數(shù)Q84-86
• 4.2.3 NSMOKE的可能應(yīng)用86-88
• 4.2.4 實(shí)例：通過(guò)(?)_K表征液體表面分子1.1'-聯(lián)-2-萘酚(BN)88-89
• 4.3 結(jié)論89
• 參考文獻(xiàn)89-92
• 第五章 共軛分子的新Cotton-Mouton效應(yīng)的DFT計(jì)算92-112
• 5.1 引言92-93
• 5.2 理論與計(jì)算方法93-95
• 5.3 平面共軛分子的IBCM效應(yīng)的DFT計(jì)算研究95-108
• 5.3.1 平面共軛分子的結(jié)構(gòu)96-98
• 5.3.2 磁屏蔽常數(shù)的計(jì)算98-101
• 5.3.3 平面共軛分子頻率依賴極化率的計(jì)算101-107
• 5.3.4 IBCM效應(yīng)(φC-M~(IB))的計(jì)算比較107-108
• 5.4 小結(jié)108-109
• 參考文獻(xiàn)109-112
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加的學(xué)術(shù)會(huì)議112-113
• 致謝113

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 趙穎,王瑩,吳雪梅,廖顯威;C—F鍵核自旋耦合常數(shù)的理論研究[J];四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年03期

2 劉芳玲,王瑩,丁涪江,吳雪梅,趙穎,廖顯威;C-P(Ⅲ)鍵核自旋耦合常數(shù)的理論研究[J];西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年06期

3 王瑩;;C-H鍵核自旋耦合常數(shù)的理論研究[J];四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年03期

4 B·Camara;陳顯求;;電子自旋共振及其在陶瓷中的應(yīng)用[J];中國(guó)陶瓷;1981年02期

5 ;[J];;年期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 丁尚武;陳正隆;;室溫下液體和固體里有多少個(gè)核自旋是量子力學(xué)地耦合在一起的?[A];第十二屆全國(guó)波譜學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2002年

2 王一童;李舒濤;吳樹旗;寇會(huì)忠;;多核自旋交叉配合物的自組裝與性質(zhì)[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2013年中西部地區(qū)無(wú)機(jī)化學(xué)化工學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

3 張國(guó)強(qiáng);曹喜光;傅瑤;馬余剛;蔡翔舟;王宏偉;方德清;田文棟;陳金根;郭威;劉桂華;;中能重離子反應(yīng)中類彈核自旋作用[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告——中國(guó)核學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第一卷·第6冊(cè)）[C];2009年

4 鄧年勇;王德華;許肖龍;彭良強(qiáng);張文炳;毛詩(shī)珍;王國(guó)璽;;分子的完全不對(duì)稱旋轉(zhuǎn)和甲基內(nèi)旋轉(zhuǎn)——人參皂甙Re的~(13)C核自旋一晶格弛豫[A];第六屆全國(guó)波譜學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];1990年

5 李鯁穎;;粉末樣品四極體系組合脈沖的研究[A];第八屆全國(guó)波譜學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];1994年

6 薛志元;戴林森;楊小平;;Xe 129 NMR研究分子篩的孔結(jié)構(gòu)[A];第五屆全國(guó)波譜學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];1988年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 記者 劉霞;原子核自旋或成新式存儲(chǔ)器[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 陳方;核自旋誘導(dǎo)的磁光效應(yīng)的理論及量子化學(xué)計(jì)算研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

2 姚國(guó)華;核自旋誘導(dǎo)的新磁光效應(yīng)及金屬卟啉激發(fā)態(tài)的理論研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

3 孔熙;基于金剛石固態(tài)單自旋的單核自旋靈敏度磁共振實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

4 李兆凱;基于核自旋的量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：核自旋誘導(dǎo)的磁光效應(yīng)的理論及量子化學(xué)計(jì)算研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：344666