巴比妥酸-3,4-C60吡咯衍生物的电子光谱及二阶非线性光学性质的理论研究

利用量子化学半经验AM1和ZINDO方法研究了巴比妥酸-3,4-C60吡咯衍生物的结构规律和光谱性质.以全自由度优化几何构型为基础,计算了化合物的电子光谱.对电子跃迁进行了指认,分析了光谱红移的原因,两类化合物在400 nm以上均产生非C60特征吸收.同时用INDO/CI-SOS方法计算了所设计的体系的二阶非线性光学系数βμ,其中βμ最大可达402.3×1030 esu.体系具有A-D-A结构,其共轭性对光谱和二阶非线性光学系数有较大影响,共轭程度越高,体系的βμ值越大,而λmax红移.与巴比妥酸-3,4-C60吡咯衍生物比较,相应的硫代巴比妥酸-3,4-C60吡咯衍生物的βμ值较大.     

硝基取代亚酞菁衍生物的电子光谱和非线性光学性质的理论研究

在AM₁方法优化的几何结构基础上,用INDO/CI-SOS方法深入探讨亚酞菁(C₂₄H₁₂B₁Cl₁N₆)的硝基取代对体系的电子光谱和二阶非线性光学性质的影响.结果表明,吸电子取代基和取代基的共轭链的增长对亚酞菁的分子结构和电子光谱的最大吸收峰影响很小,但对非线性光学性质都有较大影响,随着共轭链的增长,二阶非线性光学系数大幅度增强.未被取代的亚酞菁的β₀计算值与实验值十分相符,分别为-0.73×10^-28和-0.70×10^-28esu,共轭链最长的硝基取代化合物β₀值增大到-1.47×10^-28esu,增加约近1倍.     

6,7,8,9-四氢-吩嗪并[2,3]C_(60)衍生物的结构、电子光谱和二阶非线性光学性质的理论研究

利用半经验AM1量子化学方法研究了6, 7, 8, 9-四氢-吩嗪并[2, 3]C60衍生物(1～4)及其异构体5, 6, 7, 8-四氢-9, 10-二氮杂蒽并[2, 3]C60衍生物 (5～8) 的结构。 结果表明,目标分子的前线轨道主要由C60部分决定, C60母体与加成基团之间存在较强的分子内电荷转移, C60部分是电子受体,吩嗪环部分为电子给体。 在AM1优化几何构型的基础上, 用INDO/SCI方法计算了目标分子的电子光谱, 用完全态求和(SOS)公式计算了其二阶非线性光学性质。 计算结果表明, 目标分子在400 nm 以上均存在弱吸收峰, 与实验所得结果一致。 5, 6, 7, 8-四氢-9, 10-二氮杂蒽并[2, 3]C60衍生物(5～8)的二阶非线性光学系数(0)比其异构体6, 7, 8, 9-四氢-吩嗪并[2, 3]C60衍生物(1～4)的大得多。     

C60PY/TTF(BEDT-TTF)衍生物的电子结构及二阶非线性光学性质的理论研究

用AM1和INDO/CI方法，计算了系列N-甲基-吡咯烷[3，4]C60四硫富瓦烯（C60PY/TTF）的结构和电子光谱，计算结果和实验结果一致。在正确光谱的基础上，用ZINDO/CI-SOS公式计算了该系列分子的二阶非线性光学系数，分析了其分子轨道成分。结果表明，在未占有轨道电子去主要来自C60的贡献，而最高占有轨道的电子云主要集中在TTF上。     

C60异噁唑环衍生物的结构、电子光谱和非线性光学性质的研究

The AM1 semiempirical calculation method was employed to study the structures and electronic properties of a series of isoxazolo fullerene derivatives. Based on the AM1 geometry optimization, the electronic spectra of molecules were studied by using ZINDO/CIS methods. The results indicated the HOMO LUMO energy gaps of those isoxazolo fullerenes were lower than that of C60. There existed the intramolecular electron transfer from the additional section to C60 moiety. The electronic spectrum data showed that the exception of the absorption was beyond 400 nm.The results were in good accordance with the experiment results. Nonlinear optical susceptibilities α, β and γ of molecules were calculated according to Finite Field(FF)/AM1, and the influence of molecular structures on nonlinear optical properties was examined.     

2,5-取代基-3,4-C60吡咯衍生物的电子光谱和非线性光学性质规律的理论研究

利用量子化学半经验AM1及ZINDO方法研究了2,5-取代基-3,4-C60吡咯衍生物的结构规律和光谱性质.以全自由度优化几何构型为基础,计算了化合物的电子光谱.几种化合物在400 nm以上均产生非C60特征吸收,结果与实验值一致,并对电子跃迁进行了指认,分析了光谱红移的原因.同时用INDO/CI-SOS方法计算了它们的二阶非线性光学系数,其βμ值在-30.14×10-30～-65.49×10-30 esu之间.     

含1,3-方酸苯螺旋共轭分子的设计及其电子光谱和非线性光学性质的理论研究

以量子化学半经验方法PM3优化构型为基础,利用INDO/CI方法研究了嵌入1,3-方酸的苯螺旋共轭分子的电子光谱,同时利用INDO/CI-SOS程序计算了它们的二阶非线性光学系数β_ijk和β_μ值,从而探索分子结构与电子光谱及非线性光学性质的关系.理论计算结果表明:在苯螺旋共轭分子中适当地嵌入方酸后,其二阶非线性光学系数增大.与苯螺旋共轭分子和1,3-方酸的比较表明,方酸环处于左端的体系有很好的二阶非线性光学性质,可能成为较好的光学材料.     

巴比妥酸苯胺取代衍生物二阶非线性光学性质和电子光谱的INDO/CI研究

利用量子化学密度泛函理论（DFT）B3LYP方法，在6-31G~*基组下对巴比妥酸 苯胺取代衍生物体系BA1～BA5进行几何结构优化，以优化后的构型为基础，应用 INDO/CI方法进行电子光谱计算，并结合实验数据进行了分析，同时应用完全态求 和（SOS）公式计算二阶非线性光学（NLO）系数β_μ,设计的系列体系中β_μ最 大值可达到65.47×10~(-30)esu。进一步探讨了体系的共轭性和烷基取代基链的长 度对二者的影响，结果表明，体系的共轭程度越高，烷基取代基的链长度赵长，体 系β_μ值越大，而λ_max红移。     

酞菁锌的电子光谱和三阶非线性光学性质

用ＩＮＤＯ／ＳＤＣＩ方法研究了酞菁锌的电子结构，紫外－可见光谱，三阶三线性光学系数及其色散效应。发现由于酞菁锌中Ｚｎ（Ⅱ）对γ的贡献很小使酞菁锌与酞菁的＜γ＞几乎相等。根据我们的计算结构对此进行了合理的解释。     

偶氮系列分子二阶非线性光学性质的理论研究

在ＡＭ１和ＺＩＮＤＯ方法基础上，按完全态求和公式编制了计算分子二阶非线性光学系数βｉｊｋ的程序，并对偶氮系列分子的二阶非线性光学性质进行系统的理论研究。研究取代基变化时β变化的规律性，并在微观上给予解释，最后设计出非线性光学系数较大的分子。     

手性联萘桥联双卟啉的电子光谱与二阶非线性光学性质

在6-31G(d,p)水平上用B3LYP方法对手性联萘桥联双卟啉系列分子进行几何构型优化. 用半经验ZINDO/S方法计算了这些分子的电子光谱, 结果表明手性联萘桥联双卟啉中两个卟啉生色团之间存在强的激子耦合作用, B带的Davydov分裂大小与两个卟啉环的相对取向以及卟啉环中心之间距离有关. 用ZINDO/SOS方法计算了分子的一阶超极化率. 卟啉环上引入推/拉电子基团可以有效地提高手性联萘桥联双卟啉的二阶非线性光学系数. 一阶超极化率的大小与双卟啉中推/拉电子基团的空间排列方式有关. 一阶超极化率的提高不仅与分子激发态与基态偶极矩差增大有关, 还和基态偶极矩与激子耦合激发态跃迁矩矢量的相对取向密切相关.     

对苯二甲酸二苯酯类液晶化合物光谱和二阶非线性光学性质的理论研究

在密度泛函理论B3LYP/6-31G*水平上计算对苯二甲酸二苯酯类液晶化合物分子的几何结构、振动光谱、电子光谱和非线性光学性质, 分析讨论端接基对其光谱与非线性光学性质的影响. 结果表明, 端接基的引入对该类分子的几何结构影响不大. 烷氧基的链长对分子振动光谱的影响很小, 端基引入CN时, C＝O的伸缩振动频率蓝移9 cm^－1. TD-DFT计算表明, 最大吸收光谱源于分子中HOMO→LUMO的p→p*跃迁, 对应的最大吸收波长值在313～375 nm之间, 属于紫外区. 端接强供电子基团可以提高分子的二阶非线性光学性质.     

含长链β-二酮环金属铂配合物的电子光谱和二阶非线性光学性质的理论研究

在B3LYP/LanL2DZ(6-31＋＋G**)理论水平对标题化合物进行结构优化和电子光谱与二阶非线性光学性质计算. 结果显示, 重金属的配合导致Pt原子与苯环, 吡啶环, β-二酮羰基环构成较大的共轭体系, 使得分子由基态到第一激发态的p→p*和n→p*跃迁伴随MLCT电荷转移, 对应的最大吸收波长在406 nm左右, 属于近紫外区, β-二酮碳链的长度对结构和电子光谱影响很小, 与实验结果一致. 长链β-二酮环金属铂配合物分子具有较好的非线性光学性质.     

螺旋共轭化合物的结构光谱和二阶非线性光学性质的理论研究

用ＡＭ１和ＩＮＤＯ／ＣＩ方法研究了螺旋共轭化合物（ｎ＝１～５）的结构和电子光谱,并在此基础上,用完全态求和公式（ＳＯＳ）自编程序计算了二阶非线性光学系数,从理论上研究了１,４－环己二烯环数增加时对二阶非线性光学性质的影响     

苯醌系列衍生物分子二阶非线性光学性质的理论研究

在ＡＭ１和ＺＩＮＤＯ方法基础上，按完全态救 公式计算了分子二阶非线性光学系数βｉｊｋ，对苯醌系列衍生物分子的二阶非线性光学性质进行了系统的理论研究，即在分子ＲＣ６Ｈ４ＮＨ３Ｃ６Ｏ２ＮＨ２Ｒ基础上，分别改变取代基Ｒ和Ｒ‘，研究取代基变化时β变化的规律怀，对计算结果反映的规律性和微以上给予了合理的解释。     

Ca@C72的结构、电子光谱及非线性光学性质的理论研究

用密度泛函(DFT)方法(BLYP／3—21G^*)研究了Ca@C72的三种异构体．用ZINDO方法对Ca@C72的电子光谱进行了计算,Ca@C72在1200—1400nm范围内的光谱吸收是由HOMO→LUMO的跃迁引起的．其最强吸收在230nm左右,与实验值吻合较好．同时计算了三种构型的二阶、三阶非线性光学系数,并与C72和Ca@C74进行了比较,预测Ca@C72是较好的非线性光学材料．     

8-羟基喹啉过渡金属配合物电子光谱和二阶非线性光学性质的 DFT研究

使用含时密度泛函理论(TDDFT)B3LYP方法计算了IB, IIB, VIIIB过渡金属与8-羟基喹啉络合(MQ)后, 配合物的电子光谱以及二阶非线性光学性质. 结果表明, 掺杂过渡金属后, 形成络合物的能隙值减小100～150 kJ/mol, 最大吸收波长红移150～200 nm左右. 电子从基态到激发态的跃迁主要为p→p*, n→p*跃迁, 属于LLCT, MLCT过程. IB的络合物MQ以及VIIIB的络合物MQ3表现出良好的非线性光学性质.     

推拉多烯—类胡罗卜素系列二阶非线性光学性质的理论研究

以ＩＮＤＯ／ＣＩ法为基础，利用完全态求和公式计算了推拉多烯－－类胡罗卜素系列分子的二阶非线性光学系数βｉｊｋ、βμ、β０。研究了β０与共轭分子链长的关系。在所研究的范围内，βλ与链长的２．２次方成正比。同时研究了两种取代基系列。结果表明，受电子基团为Ｈ＞＝Ｏ较－＝Ｎ更优越。     

含Schiff碱基噻唑衍生物二阶NLO性质的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP/6-311G**方法,对一系列含Schiff碱基噻唑衍生物的二阶非线性光学(NLO)性质和电子光谱进行了研究.结果表明,分子中推、拉电子取代基强度的提高,噻唑环数的增加以及Schiff碱基的引入有利于提高分子的βtot值.光谱数据显示,分子中HOMO轨道向LUMO,LUMO+2及LUMO+3轨道的电子跃迁对分子的电子光谱有重要贡献.该系列化合物由于具有较大的二阶NLO响应与良好的透光范围,可以作为潜在的NLO材料.     

N-取代吩噻嗪衍生物分子的结构和二阶非线性光学性质的理论研究

在ZINDO方法基础上, 按完全态求和(SOS)公式, 编制了计算分子二阶非线性光学系数βijk的程序。研究了各种取代基在吩噻嗪的氮上取代后衍生物的结构和二阶非线性光学系数。结论是N上取代推电子基对增大二阶光学非线性有利, N上取代吸电子基对增大二阶光学非线性不利。扩大共轭范围对增大二阶光学非线性有利。对上述结果在微观上给予了解释。