电致发光材料的分子设计研究

建立了一套用量子化学理论,对电发光过程的每一步:包括空穴和电子注入,空穴和电子传输,空穴和电子复合形成激子、发光,进行表征、计算、研究的方法.用这套方法,对有机共轭化合物、金属有机配合物、高聚物和低聚物进行了计算研究,通过分子设计,改变分子结构,实现对发光波长及载流子注入与传输速率的调控,为得到各方面品质优良的OLED材料提供了理论上的支持.     

噻吩基卟啉衍生物的单光子和双光子吸收性质的理论研究

本文理论上研究了两个系列的噻吩基卟啉衍生物,这种衍生物在可见光区具有大的双光子吸收截面。用密度泛函理论和ZINDO-SOS方法,计算了分子的几何构型、电子结构,单光子和双光子吸收性质。结果显示噻吩单元的数目影响分子的单光子和双光子吸收性质。具有两个或三个噻吩基团的噻吩基卟啉衍生物在较大范围内具有可用于实际应用中的双光子吸收响应,这一性质有利于这类分子在光限幅中的应用。插入乙炔基有利于扩大共轭范围,增加分子的双光子吸收截面。同时,乙炔基团的加入导致了单光子和双光子波长的红移。从高透明性和相对大的非线性光学响应考虑,噻吩基卟啉衍生物是一类有应用前景的双光子吸收材料。     

Second-order Nonlinear Optical Properties of a Series of Azulene Derivatives

The first hyperpolarizabilities of a series of novel azulenic-barbituric acid chromophores have been studied by using 12 excitation wavelengths, ranging from 900 to 1907 nm. The dispersion relation of the first hyperpolarizabilities of chromophores holds the same tendency as the experimental results. In addition, the static first hyperpolarizability β0 of molecules was calculated by means of the Sum-Over-States (SOS) expression and the two-level formula respectively. The results show that these molecules possess large static first hyperpolarizabilities and the, β0 value increases as the donor or acceptor strength enhances; the distorted degree of molecules has also an important influence on the β0 value.     

C_(70)O的结构和UV-Vis光谱的理论研究

用INDO系列方法对C_70O的8种异构体构型进行系统研究,表明C_70O中O主要加在C_1一C_2和C_3—C_3键上,形成具有C_S对称性且不开环的环氧化合物结构.以优化构型为基础,进行UV-Vis光谱计算,表明C_70O主峰与C_70基本一致,并在460um以上产生特征吸收峰,计算结果与实验值一致.在对其特征吸收峰进行理论指认的同时,讨论了吸收峰红移的原因,并指出C_70O可能由4种异构体组成.     

C28H4-nCln(n=1~3)与CH4-nCln(n=1~3)的结构和电子光谱的理论研究

用INDO系列方法对C_(28)H_3Cl,C_(28)H_2Cl_2,C_(28)HCl_3,CH_3Cl,CH_2Cl_2,CHCl_3进行了几何构型优化,Q_(28)H_3Cl,Q_(28)HCl_3,CH_3Cl,CH_3Cl为C_3_v对称性,C_(28)H_2Cl_2,CH_2Cl_2为C_2.对称性,这六个分子的基态都是稳定闭壳层分子,以此构型为基础计算了上述分子的电子光谱,Q_(28)H4-nCl_n(n=1～3)的电子光谱属于理论预测性质.     

Theoretical studies on the one- and two-photon absorption properties of azulenylporphyrins and azulene-fused porphyrins

The electronic structures, one-photon absorption (OPA) and two-photon absorption (TPA) properties of the azulenylporphyrins and azulene-fused porphyrins have been comparatively studied by using DFT/B3LYP/6-31G(d) and the ZINDO/SDCI method. With the number of azulenyl groups increasing, the OPA wavelengths of all molecules are red-shifted in 400–600 nm and the two-photon absorption cross section is gradually enlarged. The azulene-fused structures facilitate an expanding conjugated area and increasing TPA cross section. The origin of TPA properties of studied compounds is studied with a two-level model. In summary, the azulene-fused porphyrins exhibit strong two-photon absorption.     

3,9-咔唑聚合物基态和激发态性质的理论研究

用密度泛函B3LYP方法对3,9-咔唑低聚物[(3,9-carbazole)n(n=1,2,3,4,6,8)]体系进行了全优化, 计算得到电离能、电子亲合势、空穴抽取能及电子抽取能等相关能量, 用ZINDO和TD-DFT方法计算得到吸收光谱; 分析了各种能量的变化及光谱规律. 用外推法由低聚物分子的各种性质与聚合度n相联系得到高聚物的性质, 将所得结果与2,7-咔唑(2,7-carbazole)及类似聚合物进行了比较分析. 结果表明, 3,9位聚合的咔唑整体共轭程度降低, 光谱蓝移, 其IP值和聚芴相近, 可以作为空穴接受材料应用于多层电子荧光器件的空穴传输层. 用CIS方法进行优化得到部分分子的S1激发态结构, 用ZINDO和TD-DFT方法得到对应的发射光谱.     

C~4~0, C~4~0^+, Nb@C~4~0^+, NbC~3~9^+, Nb@C~4~0H~4^+的 量子化学研究

用量子化学从头计算方法研究了C~4~0,C~4~0^+,Nb@C~4~0^+,NbC~3~9^+,Nb@C~4~0H~4^+的几何构型、电子结构和C~2~8一样,C~4~0(T~d)基态也为^5A~2态,笼骨架上具有四个悬挂键。计算结果表明C~4~0和C~4~0^+比NbC~3~9^+和Nb@C~4~0^+稳定,与实验结果一致。     

(CH3)2N(C6H4)nCN系列分子二阶非线性光学系数的理论研究

在AM1和INDO/CI方法的基础上, 用自编程序计算了(CH3)2N(C6H4)nCN(n=1→6)系列分子的二阶非线性光学系数β~i~j~k和β~μ并系统地研究了共轭链长对分子二阶非线性光学系统的影响及β~μ对激光场频率的依赖关系(色散效应)