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若干氢键复合物体系激发态氢键行为的理论研究的开题报告
开题报告
一、研究背景和意义
氢键是一种重要的分子间相互作用力，被广泛应用于药物设计、化学反应、生物学和材料科学等领域。近年来，氢键复合物体系的理论研究取得了许多进展，尤其是对于氢键在激发态下的行为探讨受到了越来越多的关注。激发态氢键的行为不同于其基态，涉及到电荷转移、离域化、结构变化等过程，因此研究激发态氢键的行为对于深入了解氢键相互作用的本质，发展氢键应用具有重要意义。
二、研究目的和内容
本研究旨在通过量子化学计算方法探讨若干氢键复合物体系在激发态下的行为，重点研究如下内容：
1.激发态氢键的结构、能量和振动特征：通过计算氢键复合物体系在激发态下的几何构型、能量和振动频率等关键参数，深入了解氢键的形成机制和变化规律。
2.激发态氢键的电子结构和电荷转移：分析激发态氢键中的电子分布情况和电荷转移过程，探讨激发态氢键行为的关键因素。
3.氢键在激发态下的热力学和动力学行为：通过计算激发态氢键复合物体系的热力学参数、反应势能面和反应速率，探讨氢键在激发态下的热力学和动力学行为。
三、研究方法与技术路线
本研究采用量子化学方法，包括密度泛函理论和耦合簇方法等，对若干氢键复合物体系在激发态下的行为进行计算模拟。具体技术路线如下：
1.确定研究对象：选择具有代表性的氢键复合物体系作为研究对象，包括分子间和分子内氢键复合物。
2.几何构型和优化：通过优化计算确定体系的基态几何构型，然后对体系进行激发态几何优化，确定激发态几何构型。
3.电子结构和光谱计算：通过计算体系的电子性质和光谱性质，如分子轨道、电子密度分布、吸收光谱和荧光光谱等，探讨体系的电子结构和激发态行为。
4.热力学和动力学模拟：通过计算反应势能面和反应速率，探讨体系在激发态下的热力学和动力学行为，如反应热、反应速率、生成物选择性等。
四、预期研究成果
1.深入了解氢键复合物体系在激发态下的行为，探讨氢键相互作用的本质和变化规律。
2.揭示激发态氢键行为的关键因素，为氢键在应用中的设计和调控提供理论依据。
3.为了解氢键相互作用在药物设计和材料开发中的重要作用提供科学依据。
五、研究进度计划
本研究计划于2022年2月开始，预计为期两年。具体的研究进度计划如下：
1.2022.2-2022.8：确定研究对象、计算方法和技术路线，并完成对基态氢键复合物体系的计算研究。
2.2022.9-2023.8：开展对若干激发态氢键行为的计算研究，完成对电子结构和光谱特征的探讨。
3.2023.9-2024.12：开展对氢键在激发态下的热力学和动力学行为的计算模拟，完成研究成果的归纳总结和研究报告的撰写。
六、参考文献
1.Popov,A.A.,&Boldyrev,A.I.(2008).Noncovalentinteractionsinmoleculesandmolecularcomplexes(Vol.1).SpringerScience&BusinessMedia.
2.Gu,X.,Li,Q.,Pan,H.,&Yang,W.(2017).Excited-statehydrogenbondingandfluorescencequenchinginthecoumarinandpyrenesystem.TheJournalofPhysicalChemistryA,121(34),6365-6373.
3.Pal,S.K.,&Zondlo,N.J.(2013).ProbinghydrogenbondinginteractionsinproteinsusingRamanandFTIRspectroscopy.ChemicalSocietyReviews,42(2),845-856.