應(yīng)用范例一：

原子精密石墨烯納米帶(GNR)的固有光電特性在很大程度上仍未被探索，因?yàn)樵谄渖仙L的金屬襯底會產(chǎn)生發(fā)光猝滅效應(yīng)。本文用原子尺度的空間分辨率探測了金屬表面合成的GNRs的激子發(fā)射，為研究石墨烯納米結(jié)構(gòu)中激子、振子和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的相互作用提供了一條途徑。

高斯軟件的作用：
光學(xué)和電子(dI/dV)信號相似的空間依賴性(即在GNR末端強(qiáng)而在中間弱)表明熒光過程涉及末端態(tài)。為了闡明這些末態(tài)的作用，進(jìn)行了(7, 16)AGNR的時(shí)變密度泛函理論(TDDFT)計(jì)算，其中左側(cè)邊緣是"飽和"的，由于這種半飽和帶的電子結(jié)構(gòu)具有開殼層的特性，通過自旋不受限制的雙重態(tài)DFT計(jì)算獲得了基態(tài)密度。

圖注：（E）使用TDDFT計(jì)算得到的與D0 → D1（左側(cè)）和D0 → D4（右側(cè)）躍遷相關(guān)的過渡電子密度。躍遷電子密度是與電子躍遷相關(guān)的振蕩部分電子密度，顯示為等值面，其中顏色表示密度的符號（相位）。

參考文獻(xiàn)：
Topologically localized excitons in single graphene nanoribbons. S. Jiang, et al. Science, 2023, 379(6636): 1049-1054.

應(yīng)用范例二：

了解電荷如何在序列控制分子中傳播一直是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，因?yàn)橥瑫r(shí)需要控制良好的合成和控制良好的取向。本文報(bào)告了一種電驅(qū)動的同時(shí)合成和結(jié)晶方法，作為一種通用策略來研究組成和序列控制的單分子層和單聚合物層的電導(dǎo)。展示了一種有前景的方法來釋放超豐富的各種電氣參數(shù)，并優(yōu)化多電平電阻器件的功能和性能。

高斯軟件的作用：
理論計(jì)算使用Gaussian 16程序進(jìn)行。所研究的復(fù)合物結(jié)構(gòu)在B3LYP-D3/def2-SVP理論水平上進(jìn)行了完全優(yōu)化。在相同水平上計(jì)算了優(yōu)化結(jié)構(gòu)的振動頻率。通過驗(yàn)證所有振動頻率為實(shí)數(shù)，將結(jié)構(gòu)確定為位于勢能面上的局部能量最小值。通過理論計(jì)算，包括HOMO和LUMO，來研究所研究化合物的分子軌道能級。

圖注：釕配合物的理論計(jì)算。釕自組裝單體的理論長度(a)，釕迭代單體的理論長度(b)，以及通過氧化反應(yīng)得到的二聚體(c)或還原反應(yīng)得到的二聚體(d)。

參考文獻(xiàn)：
Composition and sequence-controlled conductance of crystalline unimolecular monolayers. J. Wang, et al. Sci. Adv. 2023, 9(24): eadh0667. DOI: 10.1126/sciadv.adh0667.

應(yīng)用范例三：

穩(wěn)定的深藍(lán)色多共振發(fā)射體，對于廣色域有機(jī)發(fā)光二極管非常有吸引力。然而，由于空間上靠近的氫原子之間的空間排斥作用，會扭曲多共振骨架，導(dǎo)致光譜變寬和分子不穩(wěn)定性問題。本研究在一個(gè)嵌入咔唑的多共振模型發(fā)射體中策略性地引入一個(gè)間甲基硼鎖定單元，減輕了氫原子之間的排斥作用，同時(shí)增強(qiáng)了陰離子狀態(tài)下對位的弱碳氮鍵，為感光器件提供了高達(dá)33.9%的最大外部量子效率。此外，在穩(wěn)定器件中實(shí)現(xiàn)了LT97（衰減到初始亮度的97%所需時(shí)間）為178小時(shí)，其LT97時(shí)間幾乎比模型發(fā)射體長20倍，即使模型發(fā)射體的發(fā)射波長有明顯的紅移。

高斯軟件的作用：
理論計(jì)算采用高斯16軟件在PBE0/6-31G(d,p)水平上進(jìn)行了所有分子的基態(tài)幾何和含時(shí)密度泛函理論(TD-DFT)計(jì)算。

圖注：晶體結(jié)構(gòu)和理論計(jì)算。(A) DABNA-1、DMAC-BN、PXZ-BN、BCz-BN和DBCz-Mes的晶體結(jié)構(gòu)。數(shù)字表示相鄰C─H之間的扭轉(zhuǎn)角。(B) BCz-BN及其鎖定類似物進(jìn)行的計(jì)算模擬發(fā)射光譜。a.u.，任意單位。(C) 不同鎖定方法的化合物的分子結(jié)構(gòu)、前線分子軌道（FMO）分布、在PBE0/6-31G(d,p)水平上計(jì)算得到的激發(fā)態(tài)和發(fā)射性質(zhì)；λ，重組能。

參考文獻(xiàn)：
Improving the stability and color purity of a BT.2020 blue multiresonance emitter by alleviating hydrogen repulsion. X. Wang, et al. Science Advances, 2023, 9(19): eadh1434. DOI: 10.1126/sciadv.adh1434

應(yīng)用范例四：

受細(xì)胞膜中重要生物活動中發(fā)揮重要作用的光門控離子通道的啟示，本研究開發(fā)了一種由共軛微孔聚合物構(gòu)成的人工光門控離子通道膜。通過從單體分子結(jié)構(gòu)的底層設(shè)計(jì)和電聚合方法，在分子水平上精確控制了膜孔尺寸和厚度。獲得的膜具有均勻的孔徑和高度敏感的光開關(guān)響應(yīng)。

高斯軟件的作用：
azoCMP膜的基本孔單元的孔徑大小和幾何結(jié)構(gòu)通過使用Gaussian 16中的密度泛函理論模擬，采用B3LYP泛函進(jìn)行了優(yōu)化和計(jì)算，應(yīng)用了6-311 g++基組函數(shù)。

圖注：人工光門控離子通道膜的“自下而上”設(shè)計(jì)策略示意圖。(A) 合成的azo-CMP單體的順反順可逆異構(gòu)化。(B) azo-CMP膜的基本孔結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：
Conjugated microporous polymer membranes for light-gated ion transport. Z. Zhou, et al. Science Advances, 2022, 8(24): eabo2929. DOI: 10.1126/sciadv.abo2929