键的选择性光激发是可能的吗? 兼答本刊征答(20)

大多数光化学反应的主要过程可以归结为:分子在光辐照下由基态变为电子激发态,随即发生分子核骨架的变化(如分子的重排或键的断裂等),从而生成预期的反应产物。如果辐照光的频率仅与分子振动能级的跃迁所需能量相匹配,引起的将是分子的振动激发。在大多数情况下,受激分子仍属于电子基态,不会发生光化学反应。可是当辐照光的能密度很大时,则有可能迫使分子同时或者连续地吸收多个光子,提升到高振动激发态,并有可能导致分子从电子基态跃迁到电子激发态,从而发生键的断裂或核骨架的重排。这种光化学反应在70年代曾被称为红外光化学反应,现在则更多地被称作振动光化学反应。这个领域由于大功率红外激光器的出现和有可能实现键的选择性激发,曾引起化学界的极大关注。     

有机及金属有机苯乙炔树状分子体系的非线性光学性质的理论研究

应用密度泛函理论研究了一系列有机及金属有机苯乙炔树状分子的激发态性质和非线性光学性质。计算的电子吸收光谱显示这些树状分子均在低能区域有一个最强的吸收;此外,金属有机体系的吸收光谱和有机体系相比发生了明显的红移。响应性质的计算结果表明共轭体系的扩展和金属有机基团的引入都使得苯乙炔树状分子的非线性光学极化率显著增加,尤其是含Ru体系,其β和γ值呈数量级增长。对于有机体系和含Pd体系,发生在共轭体系内部的π→π*电荷跃迁是产生分子一阶和二阶超极化率的主要原因。而含Ru体系相当大的非线性响应则主要起源于Ru的轨道到共轭体系的π*的跃迁,同时与Ru相邻的C≡C到共轭体系的π→π*跃迁起着辅助贡献。     

用于监控过氧化氮的近红外荧光探针的光物理性质及PET机理

含有机硒的七甲川菁染料是基于光诱导电子转移(PET)的近红外(IR)荧光探针, 能在生理条件下高灵敏、高选择性地监控过氧化氮. 本文应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算方法研究其光物理性质和PET机理.结果表明, 在激发态, 荧光母体发生最高占有分子轨道(HOMO)到最低非占有分子轨道(LUMO)的电子跃迁, 识别基团上的HOMO轨道能级提高到荧光母体的单电子占据的HOMO轨道能级之上, 并向其转移一个电子, 使激发态电子回落过程受阻而导致荧光部分淬灭. 硒被氧化后, 识别基团上的HOMO轨道能级降低, PET过程被阻断, 荧光发射恢复. 研究进一步证明, PET效应来自于识别基团上苯胺N原子的p电子, 它的电子转移能力受到其对位苯硒基的氧化-还原状态的影响, 产生了荧光信号的“开-关”作用.     

电荷转移复合物和光诱导电荷转移聚合

讨论了电子受体和给体的强弱与形成基态、激发态电荷转移复合物的性质、类型等的关系。着重讨论了氧与有机化合物分子形成的接触电荷转移复合物及烯类单体与电子给体或受体形成的光诱导电荷转移复合物。讨论了使烯类单体发生光诱导电荷转移聚合和电子给体的分子结构对它的影响;并从形成激基复合物的观点对自由基阻聚剂酚噻嗪在光照下失去阻聚能力作了解释。     

激光诱导荧光法测量PbS~* A(0~ )态的振动弛豫速率

一、引言分子中电子激发态的猝灭和振动弛豫的研究对于寻找新的可见激光体系,了解电子态间瓦相作用具有相当重要的意义。我们曾经利用化学发光方法测量了C_2~*d~3Π_g和BaO~*A~1Σ态的电子猝灭和振动弛豫,获得了重要的结果。但此法有一定的局限,需要对电子态间无辐射跃迁有清楚的了解,才有可能进行测量和分析。激光诱导荧光方法是近年来研究分子传能的重要手段之一,只要用激光将分子激励到所研究的能级,然后跟踪它的辐射强度随时间的变化(在脉冲激励情况下)或相邻能级布居随压力的变化(在连续激励时),就可获得有关     

用耦合簇运动方程计算分子的多光子吸收截面

简短评述了多光子吸收过程的原理与应用．由于该过程的高度非线性，对于分子的高激发态性质的描述要求很高，因为从本质上讲，这涉及到从低激发态到高激发态的跃迁过程．我们提出了用耦合簇运动方程方法并结合半经验哈密顿参数来计算大分子体系的多光子吸收截面．以蒽一卟啉一蒽分子为例，从激发态之间的跃迁密度分析发现，分子内电荷转移过程可以极大地增强三光子吸收．     

9,10-二氰基蒽和杜烯间光诱导电子转移的电荷分离态和电子耦合

采用从头算方法,讨论了9,10-二氰基蒽(DCA)和杜烯(DUR)间光诱导电子转移反应的态-态跃迁.考虑基组重叠误差(BSSE)对相互作用能的校正,用MP₂方法优化得到重叠式[DCA…DUR]配合物的稳定构型.用单激发组态相互作用(CIS)方法讨论了[DCA…DUR]配合物的光诱导电荷分离和电荷复合过程.根据广义Mulliken-Hush(GMH)模型,计算了电荷复合过程的电子耦合矩阵元.结果表明,[DCA…DUR]配合物的S₀→S₁和S₀→S₂跃迁产生了两个强的局域激发态,S₀→S₃跃迁直接导致电荷分离态,小的振子强度预测该电荷转移(CT)跃迁是一弱跃迁,电荷分离态S₃衰变到低局域激发态或基态的电荷复合是可能的.     

二氧化钛分子电致发光激发特性研究

采用密度泛函B3P86方法优化得到了沿分子平面不同外电场作用下TiO₂分子的基态稳定构型, 在优化构型下利用杂化CIS (CI-Singles)-B3P86方法在6-311＋G*基组水平上, 研究了不同外电场下TiO₂分子前六个激发态的激发能和跃迁波长等激发特性. 研究结果表明, TiO₂分子多个激发态满足偶极跃迁定则, 跃迁光谱对应多个峰值, 在分子水平上, 可以增大利用太阳光的比例. 在外电场作用下, 能隙随电场的增大而减小, 电子易从最高占据轨道跃迁到最低空轨道形成空穴, 各个激发态跃迁波长均有随电场增大发生红移的趋势, 最长589 nm, 因而利用外电场可以控制材料的发光光谱范围在可见光区域扩展.     

化学动力学中的非绝热过程及其理论研究

伴随着原子核的运动出现的电子态之间的跃迁,被称为非绝热过程.近年来,实验结果表明,非绝热过程广泛存在于多种化学体系中.从理论上理解这一过程极具挑战性,因为该过程中电子和原子核的运动耦合在一起,量子化学的基本假设"波恩-奥本海默近似"被打破.本文介绍通过理论化学方法模拟非绝热过程的现状,讨论所涉及的非绝热动力学(量子和半经典动力学)和量子化学计算方法(高精度电子相关方法、半经验方法和TDDFT方法),同时也介绍一些典型的非绝热过程(生物分子的光稳定性、光异构化、自旋翻转、激发态电子和能量转移).尽管目前非绝热动力学领域已经取得了很大进展,但处理复杂体系仍然面临诸多挑战.解决这一问题需要动力学理论、量子化学方法和计算机技术等领域的共同发展.     

8-羟基喹啉铝光电性质的Ab initio和DFT研究

利用abinitioHF和密度泛函理论B3LYP等方法,对金属有机配合物8-羟基喹啉铝(AlQ₃)进行几何结构优化,探索分子内部电子跃迁的机理.结果表明,电子从基态跃迁到低激发态时主要为π-π^*跃迁;电荷从含氧的苯酚环转移至含氮的吡啶环上,包括两环之间C→C转移和O→N转移,与金属离子关系不大.考虑到配体对发光性质的贡献,进一步设计了3种AlQ₃的衍生物.