Graphene Molecule Compared With Fullerene C60 As Circumstellar Carbon Dust Of Planetary Nebula
天文观测到的富碳行星状星云（如Tc 1和Lin 49）的红外光谱来源于富勒烯（C60）。此外，众所周知，石墨烯是用于合成富勒烯的原料。本研究基于量子化学密度泛函理论计算，探索石墨烯的某些性能。结果表明，石墨烯而不是富勒烯起主要作用。我们应用了两个天体物理条件，即高速质子产生的空洞和中心恒星的光电离。模型分子是具有一个碳五边形与六边形组合的电离空隙石墨烯（C23）。通过分子振动分析，我们可以重现6 - 9微米的六个主要带，大峰在12.8，最大峰在19.0。此外，从6到38微米可以复制许多次要条带。此外，深空诱导分子（C22）和（C21）可以支持观察到的带。
2019-04-23 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Near Infrared Diffuse Interstellar Bands Characterized by Fullerene and Graphene Molecules
本文结合天文观测、实验室实验与TD-DFT计算，研究富勒烯和石墨烯分子对近红外弥漫星际带的表征，并提出多条DIBs的可能载体候选。
2024-05-01 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall
A Small Fullerene (C24) may be the Carrier of the 11.2 micron Unidentified Infrared Band
我们分析了NGC7027的11.2 μm未识别红外波段（UIR）光谱，确定了一个小富勒烯（C24）作为可能的载体。寿命和振动非谐性加宽的模糊效应模糊了UIR带载流子的较窄的本征光谱轮廓。我们使用光谱去卷积算法来去除模糊，以恢复UIR带的本征轮廓。本征曲线的形状，一个尖锐的蓝色峰和一个延长的红色尾巴，表明UIR带起源于一个分子的振动旋转带与蓝色带头。带头特征的分数区域指示球状分子，这意味着非极性分子并排除旋转发射。它的旋转温度应该与非极性氢分子的旋转温度很接近，NGC 7027的旋转温度约为825 K。使用这个温度，和推断的球对称性，我们进行光谱拟合的内在配置文件，结果在一个旋转常数暗示C24作为载体。结果表明，NGC 7027的光谱参数与其它天体的11.2 μ mUIR谱带一致。我们提出了密度泛函理论（DFT）计算的频率和红外强度的C24。DFT的结果被用来预测的光谱能量分布（SED）源于吸收的5 eV的光子，其特征在于由930 K的有效振动温度。C24 SED与整个UIR光谱一致，是11.2和12.7 μm波段的主要贡献者。
2017-01-30 astro-ph.GA
Buckyball-metal complexes as promising carriers of astronomical unidentified infrared emission bands
本文通过实验室光谱与密度泛函理论计算提出气相[C60-Metal]+可解释多项未证认天文红外发射带。
2022-07-21 astro-ph.GA astro-ph.IM physics.atm-clus
Contribution of Graphene Molecules C$_{53}$ C$_{52}$ C$_{51}$ on Astronomical Diffuse Interstellar Bands (DIB)
该研究通过分子轨道分析预测石墨烯分子（C$_{53}$、C$_{52}$、C$_{51}$）而非富勒烯是天文弥散星际带的主要来源，计算光谱与多个观测及实验波段吻合，表明石墨烯可能广泛存在于星际空间。
2023-12-21 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall
Infrared Spectra of Dehydrogenated Carbon Molecules
富勒烯分子在各种天体物理环境中的检测表明，较小的脱氢碳分子也可能存在于这些来源中。其中之一是平面C24，它已被证明比具有相同碳原子数的笼状富勒烯更稳定。为了便于搜索C24和一些简单的衍生物，我们已经计算了这些分子的红外光谱使用第一性原理密度泛函技术（DFT）。红外光谱还介绍了几个新的碳笼分子形成的脱氢多环芳烃分子。这些分子的红外光谱的数量是相当独特的，我们讨论了检测这些物种的C60和其他富勒烯的存在下的可能性。
2011-03-15 astro-ph.GA physics.atm-clus
Astronomical Infrared Spectrum of Planetary Nebula Lin49 and Tc1 Identified by Ionized Polycyclic-Pure-Carbon C23 and C60
通过量子化学计算，可以确定富碳星云-Lin 49和星云-Tc 1的天文尘埃分子是多环纯碳C23。假设有两种驱动力。一种是高速质子攻击晕苯-C24 H12，产生空穴诱导的C23 H12。另一种是高能光子辐照，引起深度光电离，最终导致脱氢为C23。红外光谱计算表明，一组电离的C23（中性、单、双阳离子）在6 ~ 38 μ m波长范围内可再现28个谱带的多个观测峰。先前预测的中性富勒烯-C_（60）可以部分地再现所观察到的光谱的5个谱带。另外，我们还对电离态的C60进行了计算，结果与观测到的10个谱带符合得很好
2018-11-12 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Astronomical Infrared Bands and Diffuse Interstellar Bands Both Reproduced by Hydrocarbon Pentagon-Hexagon Combined PAH Molecules
本研究使用密度泛函理论及含时DFT计算，预测了(C53H18)和(C23H12)等五边形-六边形组合PAH分子，成功重现了天文观测的红外波段和多个弥漫星际波段，为星际空间特定PAH分子的存在提供了理论预测。
2023-11-22 astro-ph.GA cond-mat.mtrl-sci
Modeling astronomically observed interstellar infrared spectra by ionized carbon pentagon-hexagon molecules (c9h7) n+
采用密度泛函理论（DFT）模拟了多环芳烃（PAH）的一种理想载体（C9 H7）n+的红外光谱.在先前的研究中，发现空位诱导的晕苯C23 H 12 ++可以再现从3到15微米的观察光谱，其具有碳的两个五边形与五个六边形连接。本文尝试了一个最简单的模型，即一个五边形与一个六边形相连，即茚类分子（C_9H_7）_n ~+（n=0 ~ 4）。基于DFT的谐波频率分析结果表明，所观察到的光谱几乎可以再现由一个合适的电离C9 H7 n+分子的总和。典型的例子是C9 H7 ++。计算的峰为3.2、7.4、7.6、8.4和12.7微米，而观察到的峰为3.3、7.6、7.8、8.6和12.7微米。通过不同程度的电离分子的组合，我们可以期望再现总光谱。作为对比，我们研究了六角-六角分子萘（C10 H8）n+。不幸的是，电离萘显示与观察到的一个很少的巧合。碳五边形-六边形分子可能作为星际分子尘埃发挥重要作用。
2015-06-17 astro-ph.GA cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Search for Hydrogenated C$_{60}$ (fulleranes) in Circumstellar Envelopes
最近在太空中探测到富勒烯（C $_{60}$），并将五个弥漫的星际带肯定地指定为C $_{60}^+$，这加强了富勒烯相关化合物可以有效地在星周包层中形成，并在星际介质中大量存在的概念。实验研究表明，C $_{60}$可以很容易地氢化，提高了氢化富勒烯（或富勒烷，C $_{60}$ H $_m$，$m=1-60$）可能在空间中丰富的可能性。本文对C $_{60}$ H $_m$异构体的振动模式进行了理论研究。我们的研究结果表明，从C $_{60}$骨架振动的四个中红外波段仍然突出的轻微氢化C $_{60}$，但其强度在不同程度上减少，增加氢化。因此，可能的是，所观察到的红外波段分配给C $_{60}$可能是由于富勒烯和富勒烷的混合物。这为观察到的C $_{60}$谱带比的分散提供了可能的解释。我们的计算表明，由于高度氢化的C $_{60}$的呼吸模式，在15 $μ$ m左右的特征可能是天文学上可检测的。本文报道了在35 C $_{60}$源中对这一特征的初步搜索。
2017-05-04 astro-ph.GA astro-ph.SR
A Theoretical Investigation of the Possible Detection of C24 in Space
天文红外光谱特征在~6.6，9.8和20微米最近被认为是由于平面石墨烯形式的C24碳簇。在这里，我们报告密度泛函理论和耦合簇计算波函数的稳定性，相对能量，和四种不同类型的C24异构体，包括石墨烯和富勒烯形式的红外光谱。本文还讨论了这些带下的振动类型。在这四种异构体中，我们发现C24的石墨烯形式最接近天文数据。
2020-02-20 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.chem-ph
Graphene Molecules Contributing to the Infrared Bands of Carbon Rich Planetary Nebulae
众所周知，自2010年以来，富勒烯C60在星际空间中广泛存在。此外，众所周知，石墨烯是用于合成富勒烯的源材料。在这里，我们简单地假设石墨烯在空间中的存在。计算了石墨烯分子的红外光谱，并与天文观测光谱和实验室实验光谱进行了比较。采用一个天文学假设，即C13、C24和C54的电荷中性石墨烯中存在单空穴，得到C12、C23和C53。它们在六边形网络中有一个碳五边形环。不同的空隙位置被分类为不同的物种。单个空隙被3个自由基碳包围，保持6个自旋。自旋态影响分子构型和振动光谱。令人惊讶的是，三重态比单重态稳定。大多数电荷中性和三重态自旋态的物质显示出与观测到的富碳行星状星云Tc1和Lin49非常相似的光谱。我们可以在18.9微米处指定主带，并且在6.6、7.0、7.6、8.1、8.5、9.0和17.4微米处指定子带。有趣的是，这些石墨烯物种也在激光诱导碳等离子体的实验室实验中被分配，这是空间中碳团簇产生的类比。结论是，石墨烯分子可能有助于富碳行星状星云的红外发射带。
2020-07-31 astro-ph.GA cond-mat.mes-hall physics.atm-clus
C$_{60}^+$ and the Diffuse Interstellar Bands: An Independent Laboratory Check
在2015年，Campbell等人（Nature 523，322）提出了富勒烯阳离子C $_{60}^+$的光谱实验室气相数据，与9633和9578的两个弥漫星际带（DIB）特征的天文光谱相吻合。在接下来的一年里，其他的实验室光谱与其他三个较弱的DIB在9428，9366和9349的联系。实验室数据获得使用波长相关的光解光谱的小（多达三个）He标记的C $_{60}^+-$他$_n$离子复合物，产生剩余的波长为裸C $_{60}^+$阳离子通过校正的He诱导的波长偏移。在这里，我们提出了一种替代的方法来获得四个最突出的C $_{60}^+$吸收功能的其余波长，使用高分辨率激光解离光谱的C $_{60}^+$嵌入超冷He液滴。准确的裸富勒烯阳离子的波长是根据线性波长位移记录的He $_n$ C $_{60}^+$物种与$n$高达32。对所有可用数据的仔细分析得出了四个最突出的C $_{60}^+$波段的精确静止波长（在空气中）：9631.9（1）λ，9576.7（1）λ，9427.5（1）λ和9364.9（1）λ。导出了相应的谱带宽度，并讨论了相对谱带强度比。
2017-07-28 astro-ph.GA
The Infrared Spectra of Very Large Irregular Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs): Observational Probes of Astronomical PAH Geometry, Size and Charge
用密度泛函理论计算了六种分子式为（C_（84）H_（24）-C_（120）H_（36））的大分子不规则多环芳烃的中红外光谱。的优势频带的位置和强度的趋势进行比较，那些大的，紧凑的多环芳烃的几何形状，尺寸和电荷的函数。不规则的边缘部分，是常见的陆地多环芳烃，如海湾地区和环与四重氢，被证明是罕见的天文多环芳烃。至于所有的多环芳烃只包括C和H的报告日期，中红外发射不规则的多环芳烃未能产生一个强大的CCstr带在6.2微米，位置特征的重要，A类天文多环芳烃光谱。早期的研究表明，在PAH中包含氮使PAH阳离子的浓度变为6.2 μ m。在这里，我们表明，这条带转移到6.3微米的含氮PAH阴离子，接近的位置CC拉伸B类天文PAH光谱。因此，含氮多环芳烃可能是重要的，在所有的来源和CC拉伸6.2微米附近的峰位置似乎直接反映了PAH阳离子阴离子比。大的不规则多环芳烃在7.8微米处表现出特征，但在8.6微米附近缺乏特征。因此，7.7 μ m的天文特征是由小型和大型多环芳烃的混合物产生的，而8.6 μ m的波段只能由大型紧凑的多环芳烃产生。与CCstr一样，这些条带的位置和轮廓反映了PAH阳离子与阴离子的比例。
2009-03-02 astro-ph.GA astro-ph.SR
The 11.2 $μ$m emission of PAHs in astrophysical objects
11.2 $μ$ m发射带属于在许多天文环境中可见的“未识别”红外发射带家族。在这项工作中，我们提出了一个理论解释的频带特性和轮廓变化的一些天体物理源中的载体受到一系列的物理条件。采用密度泛函理论（DFT）计算了多环芳烃（PAH）大分子的面外（OOP）振动弯曲模式，并将其作为详细的发射模型的输入，该模型包括PAH能带波长的温度和质量依赖性，以及随物体变化的PAH质量分布。模型与天文光谱的比较表明，11.2 $μ$ m带的不对称性和轮廓的变化可以解释的中性多环芳烃的质量分布与非谐效应的贡献很小。
2015-01-27 astro-ph.GA
Density Functional Theory Calculations on the Interstellar Formation of Biomolecules
本文综述了密度泛函理论（DFT）计算在理解恒星形成区化学反应中的应用，涵盖核碱基、氨基酸、糖类及含氮多环芳烃等生物相关分子的星际形成研究，并指出了未来需深入探索的领域。
2023-10-23 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Anharmonic Infrared Spectra of Thermally Excited Pyrene(C$_{16}$H$_{10}$): the combined view of DFT-based GVPT2 with AnharmonicCaOs and approximate DFT molecular dynamics with DemonNano
天文环境中芳香族红外带（AIBs）的研究，揭示了非谐性对高温多环芳烃（PAHs）及其相关物种在孤立条件下红外光谱的影响。即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜将揭示AIB光谱中前所未有的空间和光谱细节;因此，现在有必要取得重大进展来模拟多环芳烃的红外发射，它们的假定载体，具有足够的细节来利用AIB的信息内容。这需要在这些模型中包括非调和性，并且系统地为所有物种包括在内，这需要在准确性和效率之间做出艰难的妥协。我们进行了一个基准研究，比较两种方法在计算非谐谱的性能，比较它们与现有的实验数据。一个是全量子方法，AnharmoniCaOs，依赖于从头算潜力，和其他依赖于分子动力学模拟使用密度泛函为基础的紧结合势。第一个被发现是非常准确和详细的，但它变得非常昂贵的计算增加温度;第二个是更快，可以用于任意高的温度，但不太准确。尽管如此，它的结果可以用来模拟孤立带随温度的演化。我们提出了一个新的配方来模拟非谐AIB发射使用最小的假设的一般行为的带的位置和宽度与温度，这可以定义为一个小数目的经验参数。模型的准确性将主要取决于这些经验参数，随着更好的估计逐渐出现，模型结果将逐步得到改进。
2021-04-16 astro-ph.GA physics.atm-clus physics.chem-ph
A Theoretical Study on the Vibrational Spectra of PAH Molecules with Aliphatic Sidegroups
采用密度泛函理论（DFT）研究了一系列具有芳香-芳香混合结构的分子中脂肪族侧基对天文未识别红外发射（UIE）特征形成的作用.研究了在固定的多环芳烃（PAH）核（卵烯）上引入各种脂肪族基团的影响。每个分子的模拟光谱通过在$T$ =500 K下应用Drude分布而产生，同时分子保持在其电子基态。用半定量的方法对振动简正模进行了分类。这使我们能够分离芳香族和脂肪族的振动，从而提供线索，什么类型的振动是负责在不同波长的发射带。我们发现，许多UIE带不是纯的芳香族振动带，但可能代表耦合振动模式。定量测定了脂肪族基团对8 $μ$ m平台形成的影响。甲基（$-$ CH $_3$）和亚甲基（$-$ CH $_2-$）基团的振动运动可引起母体PAH振动带的合并和宽谱特征的形成。这些结果表明脂肪族结构在UIE现象中起重要作用。
2015-01-02 astro-ph.GA physics.chem-ph
Theoretical study of infrared spectra of interstellar PAH molecules with N, NH & NH$_2$ incorporation
采用密度泛函理论（DFT）对含氮多环芳烃（PAH）分子中N、NH和NH $_2$的红外光谱进行了理论计算.本文研究了2 - 15 $μ\rm m$的振动模式与未鉴别红外（UIR）谱带的关系。研究发现，中性多环芳烃与NH-$_2$和N（在内部位置）结合后，在6.2，7.7和8.6 $μ\rm m$处产生强烈的红外吸收带，这些红外吸收带通常被认为是电离多环芳烃的吸收带。目前的结果表明，在6.2和11.2 $μ\rm m$的强带可以产生一些含N的多环芳烃的相同的电荷状态，认为可能有一些N丰富的天文区域，在6.2至11.2 $μ\rm m$的频带比是不是一个直接的指示多环芳烃的电离。碳结构中含有NH $_2$和N的多环芳烃显示出恒星形成区和反射星云（A类）特有的UIR谱带特征，而在外围含有N的多环芳烃的光谱与行星状星云和后AGB恒星（B类）的UIR谱带相似。在PAH的外围存在的N原子可以吸引H或H $^{+}$形成N-H和N-H $_2$键，表现出在2.9 - 3.0 $μ\rm m$附近的特征，这些特征在观测上还没有被探测到。在观测中没有这样的特征限制了NH和NH $_2$取代的多环芳烃的贡献，这些多环芳烃可以更好地用在这个范围内的集中观测进行测试。然而，多环芳烃与N没有H的周围或内部的碳结构没有丰度的限制，由于缺乏2.9 - 3.0 $μ\rm m$功能，并在UIR带的位置相关。需要进…
2021-12-29 astro-ph.GA
