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學號：21007056史連理工大學DalianUniversityofTeclmology大連理工大學碩士學位論文摘要氫鍵這一弱相互作用廣泛存在于各類體系當中，對物質的性質起到至關重要的作用。對于一

2、些吸附過程，氫鍵作用會起主導作用。在激發(fā)態(tài)，氫鍵對體系的光物理和光化學性質的影響變得更為重要。比如，很多具有熒光性質的分子在質子性溶劑中會發(fā)生熒光淬滅，主要原因就是溶質與溶劑分子之間氫鍵相互作用對體系電子激發(fā)態(tài)性質的調節(jié)作用。量子化學理論計算可以對實驗結果進行深入、透徹的分析，并且可以完成一些實驗無法實現的工作，所以越來越廣泛地被應用于科研當中。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重

3、要的意義。脫氧核糖核酸(DNA)作為遺傳物質的載體是生命最重要的組成部分之一，本文利用含時密度泛函理論(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其光物理和光化學性質的影響。結果顯示隨著水分子數目的增加，其激發(fā)態(tài)從分子內電荷轉移態(tài)(ICT)逐漸轉變?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)的加強會導致[dAMPH]’紅外光譜紅移。金屬有機骨架材

4、料(MOFs)是一種新型的功能材料，廣泛應用于氣體吸附、催化等領域。其吸附有機小分子的作用機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。本文采用理論計算的方法，利用密度泛函理論(DFT)對一種基于Zn40團簇的MOFs材料與有機小分子(甲醇，甲醛)之間相互作用進行了系統(tǒng)研究。主要考察對應吸附曲線不同階段，各種弱相互作用的具體影響。結果顯示此種MOFs材料與所吸附的有機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，對于甲醇的吸附是兩步吸附過程，在低壓時，類似配位鍵的作用對吸附量有決定作用，在高壓時，氫鍵這一相對較弱的作用是決定吸附量的主導因素。對于甲醛的吸附是一步吸附過程，主導作用是CHP相互作用。生物染料分子的發(fā)光機理與其激發(fā)態(tài)的失活過程有著密切關系，氫鍵通過其自身在激發(fā)態(tài)的加強與減弱來調節(jié)染料分子與溶劑相互作用的強弱，進而調控染料分子激發(fā)態(tài)輻射失活和無輻射失活的比重，最終決定生物染料分子的光物理和光