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关键词：
麦汁,煮沸,凝固氮
发表时间：
2012-12-28 09:46:26
摘 要 采用基于第一性原理的赝势平面波方法, 对3 个不同密度(216 , 219 和312 g ·cm- 3 ) 非晶碳结构的振动态密度和振动拉曼光谱进行了研究。结构模型由快速“液体2淬火”方法模拟得到, 振动频率和本征模由线性响应理论决定, 拉曼耦合张量由有限电场方法计算。计算结果表明: 当密度从216 增加到312 g ·cm- 3时, s p3 碳含量从50 %增加到8414 % , G峰向高频区偏移, D 峰和G峰的强度之比ID / IG 减小, T 峰向低频区偏移且T 峰和G峰的强度之比I T/ IG 增大。该结果与实验结果显示出很好的一致性。依据原子振动的分析结果证实: 拉曼光谱的G峰和D 峰均来自于s p2 碳原子的振动贡献, 且G峰是由任何成对的s p2 碳原子的伸缩振动产生的, T 峰来自于s p3 杂化碳原子的振动贡献, G峰和T 峰峰位随结构的色散是由键长变化导致的。
非晶碳(a2C) , 尤其是s p3 C 含量超过80 %的四面体非晶碳(ta2C) 薄膜, 除具有类似于金刚石的性质外还具有结构和性能可调、在室温下制备、表面光滑、沉积面积大等优点,因而在机械、电子、光学、生物等领域得到广泛应用。非晶碳膜可以说是金刚石和石墨结构的中间态, 在电子结构上通常是s p3 和s p2 甚至s p1 杂化电子的混合物。有多种表征方法用来探测价键结构, 如核磁共振(NMR) 、衍射(Diff rac2tion) 、拉曼光谱(Raman) 、傅里叶变换红外光谱( FTIR) 、椭偏光谱、X 射线光电子能谱(XPS) 和电子能量损失谱( EELS)等[1 ,2 ] 。其中, 拉曼光谱测量由于具有测试简易、花费时间短和对样品无损伤等优点成为表征a2C 的s p2 和s p3 键态的最有效的手段之一[3 ,5 ] 。由于非晶材料缺少平移对称性, 无序效应引起选择定则的破坏使得所有的振动模都是拉曼活性的。包含了全部振动态密度的a2C 拉曼光谱在800～2 000cm- 1区间内显示出共同的特征谱线, 即一个中心在1 500～1 570 cm- 1 的宽峰。通过解谱可得到位于1 560 和1 360cm- 1附近的G峰和D 峰, 以及在紫外激发下才能观察到的位于1 060 cm- 1附近的T 峰。G峰是由碳环和/ 或碳链中的所有s p2 原子对的伸缩振动产生的; D 峰是由六角碳环中s p2 原子呼吸振动模式产生的[2 , 5 ] ; T 峰是由C —C s p3 振动产生的[6-8 ] 。
一个经验的三阶段模型很好地描述了不同激发波长及不同结构碳材料的Raman 光谱[5 , 6 , 9 ] 。然而为理解非晶碳Ra2man 光谱更深层次的物理本质, 一个精确的理论建模是必要的。使用紧束缚近似方法计算的ta2C 的共振Raman 光谱与实际测量的Raman 光谱极为一致, 很好地描述了峰位和峰强随激发波长的色散, 然而计算光谱中显示的G峰的双结构是不精确的[7 , 8 ] 。本文从基于密度泛函理论的第一性原理出发, 对3 个不同密度a2C 结构的非共振Raman 光谱进行了计算, 分析了微观结构和振动特点的关系。模型计算结果与实验结果相一致, 并为分析非晶碳膜Raman 光谱的测量提供了理论依据。
一个经验的三阶段模型很好地描述了不同激发波长及不同结构碳材料的Raman 光谱[5 , 6 , 9 ] 。然而为理解非晶碳Ra2man 光谱更深层次的物理本质, 一个精确的理论建模是必要的。使用紧束缚近似方法计算的ta2C 的共振Raman 光谱与实际测量的Raman 光谱极为一致, 很好地描述了峰位和峰强随激发波长的色散, 然而计算光谱中显示的G峰的双结构是不精确的[7 , 8 ] 。本文从基于密度泛函理论的第一性原理出发, 对3 个不同密度a2C 结构的非共振Raman 光谱进行了计算, 分析了微观结构和振动特点的关系。模型计算结果与实验结果相一致, 并为分析非晶碳膜Raman 光谱的测量提供了理论依据。
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