一种激光倍频新材料──间羟基苯甲酸的初步研究

二阶非线性光学(NLO)材料又称为倍频材料,在光电子学领域中具有广泛的应用,是近年来研究热点之一[1～4].与无机材料相比,由于有机倍频材料具有非线性光学系数大、响应时间短和抗光伤阈值高等优异性能而倍受人们的关注.但有机材料在透光性能、热稳定性和材料的可加工性方面不及无机材料,使之应用受到很大限制.因而有效地解决这一问题是其得以广泛应用的关键.对于有机倍频材料来说,优化材料综合性能的关键在于保持有机材料优良性能的基础上提高化合物的透光性和热稳定性.有机化合物的分子间氢键和两性离子对改善NLO材料的热稳定性和牢固性…     

咪唑类二阶非线性光学活性分子的设计、合成及性能

设计、合成了两个新的咪唑类二阶非线性光学生色团，对其热性能、透明性和 二阶非线性光学性能进行了测定和研究，实验表明生色团为非线性光学性能-透明 性-热稳定性能综合优化的有机二阶非线性光学生色团。     

以螺硅双芴为共轭桥的有机双光子蓝色荧光材料的研究

有机双光子吸收材料在高速光通讯、光信息处理和光电子学等这些领域中的应用前景得到越来越广泛的重视.为了达到实用化的目标,材料的高非线性光学活性、热稳定性及透明性等性能还必须进一步综合优化[1].     

二维有机-无机杂化钙钛矿铁电材料的研究进展

铁电性通常是指电介质材料的自发极化取向随着外加电场发生变化的性能.以自发极化为核心,铁电材料表现出优异的介电响应、热释电性、压电性、电光效应和非线性光学效应等,是一类具有广阔应用前景的功能材料.近年来,二维有机-无机杂化钙钛矿化合物在铁电研究领域崭露头角,逐渐发展为铁电材料的重要组成部分.此类材料具有独特的结构兼容性与...     

有机和金属有机非线性光学晶体材料

非线性光学材料是激光技术的重要物质基础之一,是高技术研究的一个组成部分。二十多年来,非线性光学材料的研究经历了无机晶体、有机材料的阶段,现在又开始了金属有机非线性光学材料的探索。本文拟综述有机和金属有机二阶非线性光学晶体材料的研究进展,而不讨论高分子材料以及三阶非线性光学效应。鉴于刊物读者的特     

10-烃基吖啶酮的非线性光学活性研究

随着激光技术应用的发展,非线性光学材料的研究不断深人［'j,目前倍频效应和短的截止波长的倍频材料是二阶非线性光学有机材料研究的热点之一L'．现有的非线性光学有机材料,如偶氮苯、共轭烯烃与SChiff碱等类化合物,因分子具有较大的共轭长度使其吸收多处于可见光区,不适合于半导体激光等向蓝紫激光倍频"·"．0'（暖酮含有大。共轭结构,分子两端同时连有吸电子基团。X一0）和推电子基团（＞N-R）而发生分子内的电荷转移,使分子具有非线性光学活性"－·这类化合物结构简单,并有很好的光稳定性,且该类化合物最大紫外吸收在385～40…     

若干新型有机光电功能材料的分子设计、合成与性能 研究

介绍本研究组得到国家自然科学基金资助的四个方面工作的进展。研究了金属有机化合物的结构与非线性光学性质的关系,总结了从分子几何构型着手,根据不同用途,对金属有机非线性光学材料进行分子设计的经验规律;提出了利用“组合式共轭桥”进行有机非线性光学发色团分子设计的新思路,所合成的几个有机化合物既有很大的光学非线性,又有紫移的最大吸收峰;通过化学键将有机发色团分子张到各种高分子的侧链上,合成和表征了潜在的电光高分子和光折变高分子材料;采用无机-有机夹层复合的思路对兼有导电性和强磁性的分子材料进行了探索,将一些有机小分子和导电高分子分别插入了层状无机物MPS3的层间,得到了8个新的分子磁体,而另一夹层化合物则表现了较高的电导率。     

2-(4-N-硝基，N-甲基氨基苯基)-(4-硝基苯基)-5-(2,4,6- 三硝基苯基)噻唑的 合成及其性能研究

为解决非线性光学活性有机分子透明性差及熔点低的问题,设计合成了2-(4-N-硝基,N-甲基氨基苯基)-(4-硝基苯基)-5-(2,4,6-三硝基苯基)噻唑化合物,并研究了其热性能及光学性质。根据实验结果得出由于杂环的引入,提高了化合物的裂解温度,并较好地改善了有机分子的透明性。     

有机非线性光学

由于有机化合物具有非线性光学系数高、响应快等特点,近年来有机非线性光学研究受到了很大的重视。本文从有机非线性光学材料的结构特点出发,综述了典型的四类有机二阶非线性光学晶体方面的研究进展,对三阶材料也作了简要的介绍。     

非线性光学有机晶体材料的研究进展

随着科技的进步和时代的发展,光电子技术将是21世纪的核心技术之一.对于光电子技术的发展,非线性光学材料,尤其是非线性光学晶体是不可缺少的关键材料.本文主要从分子设计方面概述了阴阳离子二元生色团体系、纯有机分子、纳米晶体和有机金属复合物等几种主要的非线性光学有机晶体材料的研究情况,并对其各自的特点做了简单的说明.     

六元碳环邻位对称取代的Λ-型分子非线性光学系数的计算

采用密度泛函理论(DFT)的BHandHLYP/6-31G*方法,对3类含有六元碳环的Λ-型分子的几何构型进行优化.在优化结构的基础上,结合有限场方法(FF)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对分子的二阶非线性光学(NLO)活性及电子吸收光谱进行研究.结果表明,在拐点处环己烷的构象不同时,分子电荷分布、偶极矩、极化率、二阶NLO系数和电子吸收光谱等变化很小.以苯环为拐点片段的分子有所不同,当支链取代基R增大时,以苯环为拐点片段分子的极化率和二阶NLO系数增加明显.     

13顶点金属碳硼烷结构和非线性光学性质的DFT研究

采用量子化学密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31G(d)方法,对4,1,6-MC2B10H1213顶点金属碳硼烷几何构型进行优化,结合有限场(FF)方法计算了它们的极化率和二阶非线性光学(NLO)系数.结果表明,十个13顶点金属碳硼烷分子中1a～6a的二阶NLO系数与其构型纵向扩张呈现相同的规律.分子的前线分子轨道能级差越小,其二阶NLO系数越大.对于不同自旋态的同种金属碳硼烷分子,其偶极矩值为高自旋态大于相应的低自旋态,极化率和二阶NLO系数与自旋多重度没有一致的对应规律,自旋多重度对NLO性质影响不大.     

过渡金属类立方烷原子簇化合物电子结构和二阶非线性光学性质的密度泛函理论研究

采用基于第一原理的含时密度泛函理论(TDDFT)对一系列具有类立方烷簇芯结构的过渡金属簇合物二阶非线性光学性质进行了研究。结果证明, 由于簇芯结构的对称性的影响, 这一类簇分子的二阶非线性光学系数的数值要小于三核欠完整类立方烷体系。通过对电子结构的分析, 发现二阶非线性光学性质主要是由簇芯内电荷的迁移造成的。轨道分析显示, -S原子对于电荷的迁移起主要的传递作用。定域化轨道分析证明簇分子中存在的多中心键有利于簇芯内电荷的迁移。分子模拟的研究表明:虽然类立方烷结构簇分子的值比较小, 但是通过合理的配体设计, 获得具有较大值非线性光学晶体是可能的。     

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.     

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.     

三核欠完整立方烷金属原子簇二阶非线性光学性质的理论研究

研究了具有欠完整立方烷构型的过渡金属原子簇分子的二阶非线性光学性质。利用TDDFT方法计算了选取的簇分子及相应模拟构造分子的静态和动态的一阶非线性光学超级化率(ijk);并计算了不同金属、桥原子和配体以及簇芯对该类化合物一阶超级化率的影响。选取其中的一个簇分子为基本模型,分析了该分子的电子结构和分子轨道,在微观水平上阐述了其非线性光学性质的可能起源。认为由过渡金属和硫原子组成的簇芯和与桥原子相连的配体对该类簇合物的二阶非线性光学性质的起决定性的作用。     

三聚咔唑为中心的准八极矩分子二阶NLO性质

采用密度泛函理论B3LYP/6-31G*方法,对一系列以三聚咔唑为中心核的准八极矩分子的几何结构进行优化,在所得优化结构的基础上,结合有限场方法(FF)和含时密度泛函理论(TD-DFT)探讨了体系的二阶非线性光学(NLO)性质和电子光谱。结果表明,研究分子的极化率(α)及二阶NLO系数(β)随着取代基吸电子能力的增强而增大。当研究分子以三氰基苯乙烯为受体,碳-碳双键为共轭桥时,显示了较大的二阶NLO系数和良好透光性的优化,说明准八极矩分子内多重电荷转移可以有效地解决"非线性-透光性"矛盾。该系列分子在非线性材料领域中有望成为具有良好应用价值的候选分子。     

Energetic of molecular interface at metal-organic heterojunction: the case of thiophenethiolate chemisorbed on Au(111)

To probe the cooperativity of charge transfer between organoimido and hexamolybdate, and enhance the second-order nonlinear optical (NLO) response of organoimido derivatives of hexamolybdates, electronic structures and second-order NLO properties of a series of charge-transfer covalently bonded organoimido derived hexamolybdate complexes with donor-(π conjugated bridge)-acceptor-(π conjugated bridge)-donor or acceptor-(π conjugated bridge)-donor-(π conjugated bridge)-acceptor structures were studied by density functional theory. Studies show that different combinations of the donor, acceptor, heterocycle, –C≡C– and –N=N– moieties, and orientation of heterocycle remarkably affect the second-order NLO responses. The complexes containing electronic acceptor matched with the direction of charge transfer possess remarkable large molecular second-order polarizabilities. Electronic transitions to crucial excited states show that x-polarized transition, contributed to the off-diagonal second-order polarizabiliy tensor (β_zxx), possesses lower excited energy compared with z-polarized transition which accounted for the diagonal second-order polarizabiliy tensor (β_zzz) and thus led to the large in-plane nonlinear anisotropy (u = β_zxx/β_zzz) value, as well as good two-dimensional (2-D) second-order NLO properties. These complexes can be used as excellent 2-D second-order NLO materials from the standpoint of both large β and u values.     

十二顶点邻位双取代碳硼烷衍生物二阶NLO性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT) B3LYP/6-31G*方法, 对系列十二顶点邻位双取代碳硼烷(C2B10H12)衍生物的几何构型进行优化. 在所得优化结构的基础上, 结合有限场方法(FF)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对这些分子的二阶非线性光学(NLO)活性及电子吸收光谱进行了研究. 结果表明, 邻位双取代碳硼烷有较强的吸电子作用, 与有机基团形成D-π-A结构时, 可以起到很好的受体作用. 当给体部分或桥的共轭性好, 给体的给电子能力强时, 邻位双取代碳硼烷的吸电子作用更明显, 从而增强了分子的二阶NLO响应.     

NLOPredict: visualization and data analysis software for nonlinear optics

A data analysis and visualization program was developed to assist in the interpretation of second-order nonlinear optical (NLO) processes, including vibrational sum-frequency generation and electronically resonant second harmonic generation. A novel diagrammatic approach allows concise visual representations of the resonant NLO molecular response. By mapping the predicted NLO response as a function of molecular orientation, molecular modeling results can be combined with experimental measurements for orientational analysis. A method is developed and implemented to predict the nonlinear optical properties of the amide backbones in complete proteins with known structures. NLOPredict is available for most computer operating systems from http://sda.iu.edu/nlopredict/.