密度泛函研究双核Mn^Ⅱ取代的杂多酸[Mn2^Ⅱ（X^n＋Mo9O^33）2]2^（n-10）-（X=P^Ⅴ,As^Ⅴ,Se^Ⅵ）的磁耦合交换作用

运用密度泛函理论结合对称性破缺方法（DFT-BS）研究了双锰取代的三明治型多酸阴离子[Mn2^Ⅱ（X^n＋Mo9O^33）2]2^（n-10）-（X=P^Ⅴ,As^Ⅴ,Se^Ⅵ）的磁交换作用.计算得到的磁交换耦合常数（J）为负值,表明在这类体系中存在反铁磁交换作用;进一步从几何,自旋密度分布和前线轨道组成方面分析了中心杂原子X对磁交换耦合的影响,结果表明随着随着中心杂原子X的改变（P^V–As^V–Se^V）,影响到中心双核锰和桥氧构成的磁簇的结构,Mn1…Mn2距离有所增大,Ob…Ob距离有所缩短,从而减弱了超交换途径的有效性,反铁磁耦合常数J的数值依次减小.     

呋喃同系物C4H4X(X=O,S,Se,Te)非线性光学性质的TDDFT-SOS理论研究

用含时密度泛函理论(TD-DFT)组合态求和(SOS)方法计算了呋喃同系物[呋喃(C4H4O)、噻吩(C4H4S)、硒吩(C4H4Se)、碲吩(C4H4Te)]的非线性光学性质.计算结果表明,体系的三阶NLO系数(γ)随着杂原子被重原子的取代而逐步增大,B3LYP等4种势函数计算的NLO系数基本一致.计算的色散关系曲线表明,标题化合物在宽频区存在小的色散作用,是一类具有应用前景的NLO材料.     

Theoretical Study on Structural Stability and Nonlinear Optical Properties of Non-conjugated Carbon and Nitrogen Diradical Molecules

The geometrical structures and stability of non-conjugated C5H10 and C3H8N2 singlet and triplet diradical molecules have been investigated at the UCCSD/6-311g** level. The effects of molecular structure, radical position, amount of Hartree Hork (HF) exchange and spin multiplicity on the nonlinear optical (NLO) coefficients have been also investigated. The reliable UCCSD results show that the triplets of all diradical molecules are more stable compared to their singlet analogues. In addition, the α s and β tot values of C5H10 and C3H8N2 triplet diradical mo-lecules have been investigated by the UBHandHLYP, UB3LYP, UBLYP, UHF and UCCSD methods. The investigation shows that the variations in α s and β tot values are closely connected to the amount of HF exchange. The increasing amount of HF exchange results in monotonic decreases in α s and β tot values, while the α s and β totvalues of singlet diradical molecules and the γ s of C5H10 and C3H8N2 singlet and triplet diradical molecules have been studied by the UBHandHLYP method. The results illustrate that the NLO coefficients for our studied non-conjugated carbon and nitrogen diradical species can be tuned by molecular structure, radical position and spin multiplicity, which are very significant for designing NLO materials.     

螺旋双芴体系二阶非线性光学性质的ZINDO-SOS理论研究

用密度泛函B3LYP/631G*方法优化螺旋双芴的几何构型,在获得稳定构型的基础上,用半经验ZINDO方法计算体系的激发能和跃迁偶极矩,然后代入完全态求和公式得到体系的二阶极化率.结果表明,螺旋双芴具有较大的二阶极化率、较小的色散行为以及在可见光范围内透明等优点,是具有很好应用前景的非线性光学材料.     

具有三维结构的Co(II)配合物二阶非线性光学性质的DFT 研究

以实验合成出的Schiff碱配体和Co(II)配合物为母体, 设计了Schiff碱配体和具有三维结构的Co(II)配合物. 采用密度泛函理论的 B3LYP/6-31g(d)-FF方法对具有开壳层电子组态Co(II)配合物及相应配体的二阶非线性光学(NLO)效应进行了计算. 结果表明: Schiff碱配体形成配合物后分子的二阶NLO性质没有发生大的改变, 这是由于金属Co2+离子在配合物电荷转移(CT)过程中起到了桥的作用, 对分子的二阶NLO响应直接贡献不大. 结合配合物的前线分子轨道分析发现, 在分子内电荷转移过程中, 对分子二阶NLO系数的主要贡献是配体内电荷转移(ILCT)跃迁.     

不同桥联二噻吩低带隙给受体共聚物的电子结构和光物理性质的理论研究

本文主要是通过分析吸收光谱性质来区分用于体异质结聚合物太阳能电池的两种不同桥联低带隙给受体共聚物PCPDTBT和PSBTBTS的激发态特征,进而通过分析电荷转移态（CT）特征来区分二者实现电荷分离的难易程度. 利用密度泛函理论(DFT/TD-DFT)B3LYP和CAM-B3LYP方法计算PSBTBT和PCPDTBT(n=1~4)的电子结构和光谱性质. 结果表明,从吸收光谱来看,PSBTBT与PCPDTBT的光谱相似,与太阳光谱的匹配能力相当. 而激子解离能表明二者的电荷转移态（CT）电荷分离的难易程度也相当. 然而用Si原子取代C原子后,C-Si键长明显长于C-C键长,降低了噻吩环和烷基链间的空间位阻,从而可能有利于其结晶度的提高,更加有利于载流子的传输,因此从理论上说明PSBTBT也可能具备高效太阳能电池给体材料的潜质.     

硅杂环戊二烯衍生物电子结构与光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G*方法, 对2,5位取代的硅杂环戊二烯(Silole)系列衍生物进行几何结构优化, 通过计算得到电离能、电子亲和势、空穴抽取能及电子抽取能等相关能量, 并使用TD-DFT方法研究其吸收光谱, 分析相关能量及光谱的变化规律. 采用单组态相互作用(CIS/6-31G*)方法优化得到它们的最低单重激发态(S1)结构, 在此基础上, 使用TD-DFT方法计算对应的发射光谱. 分析2,5位芳基取代硅杂环戊二烯衍生物(DADPS)激发态与基态的结构差异及原因, 研究前线分子轨道的分布情况, 并讨论发光特征及载流子传输性能. 研究结果表明, 激发态结构弛豫主要发生在Silole环和直接与2,5位芳基相连的部位; 前线轨道主要分布在Silole环和2,5位芳基上; 二吡咯取代物有望成为空穴传输材料, 二噻吩取代物和二呋喃取代物有望在发光器件中表现出较高的发光效率.     

具有三维结构的Co(II)配合物二阶非线性光学性质的DFT研究

以实验合成出的Schiff碱配体和Co(II)配合物为母体,设计了Schiff碱配体和具有三维结构的Co(II)配合物.采用密度泛函理论的B3LYP/6-31g(d)-FF方法对具有开壳层电子组态Co(II)配合物及相应配体的二阶非线性光学(NLO)效应进行了计算.结果表明:Schiff碱配体形成配合物后分子的二阶NLO性质没有发生大的改变,这是由于金属Co2 离子在配合物电荷转移(CT)过程中起到了桥的作用,对分子的二阶NLO响应直接贡献不大.结合配合物的前线分子轨道分析发现,在分子内电荷转移过程中,对分子二阶NLO系数的主要贡献是配体内电荷转移(ILCT)跃迁.     

六钼酸盐有机胺杂化衍生物与SARS-CoV 3CLpro相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法, 在分子水平上探讨六钼酸盐有机杂化衍生物潜在的抗SARS病毒活性. 3CLpro主蛋白酶是冠状病毒复制和转录过程中起关键作用的功能蛋白, 因此采用SARS-CoV 3CLpro作为靶标进行抗SARS病毒的药物设计. 使用Insight II软件包中的Biopolymer, Discover 3, Profile-3D和Affinity等模块, 研究 POMs/3CLpro相互作用的结合位点和作用性质. 研究其能量变化规律, 探讨了多酸化合物对SARS病毒可能的抑制机理. 研究结果表明, POMs与3CLpro在酶的催化活性位点处有较强的结合力. 形成的复合物主要以静电相互作用相结合, 氢键相互作用对复合物的相对稳定性有一定影响. 对于POMs/3CLpro复合物, 有机胺基团取代的POMs所带负电荷比未取代体系的高, 比3CLpro的结合能更高, 这与POMs的相关量子化学计算结果吻合.     

[M6Om(C25N4H18)n]2-(M=W, Mo; n=1, 2; m=17,18)的二阶非线性光学性质的理论研究

运用密度泛函理论(DFT)的BP86方法, 对[M6Om(C25N4H18)n]2-(M=W, Mo; n=1, 2; m=17,18)进行了几何结构优化, 其中Mo系列结构化合物优化的几何结构与实验值吻合较好. 在净电场为零的条件下, 运用DFT/LB94方法计算了体系的二阶非线性光学系数β值: 体系1和2的βvec值分别为154.4×10-30和124.8×10-30 esu. 表明它们具有较大的二阶非线性光学系数, 且Mo系列比W系列的β值大. 而体系3和4的βvec值分别为218.0×10-30和191.8×10-30 esu. 体系3和4的βvec值分别比体系1和2的大, 表明增加给体的数目有利于提高NLO响应, 但都小于它们的2倍.