含二噻吩乙烯的非线性光学开关分子的新设计方案研究

本文提出了一种利用二噻吩乙烯来设计光致二阶非线性光学开关分子的新方案. 与传统设计方案不同之处在于,新方案中,二噻吩乙烯主要作为一个得失电子能力可以改变的基团处于化合物的端基上. 通过设计一组结构简单的模型化合物,并利用密度泛函理论计算它们的一阶超极化率β,我们实验了新方案的效果. 计算结果表明,使用适当的取代基,能使设计的分子的光异构体之间的β比值达到10倍左右,差值超过100×10-30 esu,使得这组模型化合物的二阶非线性光学开关能力不逊色于一些遵循传统设计方案的复杂金属有机化合物.     

含二噻吩乙烯的非线性光学开关分子的新设计方案研究

本文提出了一种利用二噻吩乙烯来设计光致二阶非线性光学开关分子的新方案.与传统设计方案不同之处在于,新方案中,二噻吩乙烯主要作为一个得失电子能力可以改变的基团处于化合物的端基上.通过设计一组结构简单的模型化合物,并利用密度泛函理论计算它们的一阶超极化率β,我们实验了新方案的效果.计算结果表明,使用适当的取代基,能使设计的分子的光异构体之间的β比值达到10倍左右,差值超过100×10-30esu,使得这组模型化合物的二阶非线性光学开关能力不逊色于一些遵循传统设计方案的复杂金属有机化合物.     

α、β-并三噻吩衍生物分子的二阶非线性光学性质

采用密度泛函理论B3LYP/6-31+g(d)方法对二聚α、β-并三噻吩衍生物的18个分子(a～j2) 进行几何构型优化,对其最优构型采用TD-DFT(TDB3LYP/6-31+g(d))计算电子吸收光谱,用有限场FF方法及自编程序计算二阶非线性光学（NLO）性质。计算结果表明,增加共轭链的含乙烯桥的二聚并三噻吩比不含乙烯桥者,µ(或0)大1.6—5.3倍;在含乙烯桥二聚α、β-并三噻吩分子(母体分子) 末端引入含C=C或C≡C的基团（如-C≡CH与-C=C(CN)2）,比引入强供电子基团（如-N(CH2CH3)2）、单纯吸电子基（如F原子）µ(或0) 更大;尤其是端接-C=C(CN)2基团的二聚α、β-并三噻吩衍生物,其µ（或0）值为104数量级个原子单位(10-29 esu),与母体分子相比µ增大4.8～19.6倍,更有利于改善体系的二阶非线性光学性质,从而可获得良好的非线性光学材料。     

α、β-并三噻吩衍生物分子的二阶非线性光学性质

采用密度泛函理论B3LYP/6-31+g(d)方法对二聚α、β-并三噻吩衍生物的18个分子(a~j2)进行几何构型优化,对其最优构型采用TD-DFT(TDB3LYP/6-31+g(d))计算电子吸收光谱,用有限场FF方法及自编程序计算二阶非线性光学(NLO)性质。计算结果表明,增加共轭链的含乙烯桥的二聚并三噻吩比不含乙烯桥者,βμ(或β0)大1.6—5.3倍;在含乙烯桥二聚α、β-并三噻吩分子(母体分子)末端引入含C=C或C≡C的基团(如-C≡CH与-C=C(CN)_2),比引入强供电子基团(如-N(CH_2CH_3)_2)、单纯吸电子基(如F原子)βμ(或β0)更大;尤其是端接-C=C(CN)2基团的二聚α、β-并三噻吩衍生物,其βμ(或β0)值为104数量级个原子单位(10-29esu),与母体分子相比βμ增大4.8~19.6倍,更有利于改善体系的二阶非线性光学性质,从而可获得良好的非线性光学材料.     

噻二唑衍生物分子的电子光谱与三阶非线性光学性质

含噻二唑环偶氮类芳香有机化合物具有良好的有机非线性光学性能.采用密度泛函理论B3LYP方法和6-311++G(d,p)基组对6个噻二唑衍生物分子进行结构优化与频率计算,运用含时密度泛函理论对其吸收光谱进行理论计算,采用有限场方法及自编程序计算其三阶非线性光学性质(NLO).结果表明,6个分子的吸收波长在361~383nm范围内,属于近紫外区.组成噻二唑衍生物分子的羟基苯环与噻二唑环均不共面,-CH3或Cl引入到羟基苯环的邻、间、对位后,其共面程度与三阶NLO系数γ均按邻、间、对位取代递减.同一位置,引入-CH3比引入Cl原子的三阶NLO系数γ大.因此,在羟基苯环的邻位引入较强的供电子基,可以设计成为良好的三阶非线性光学材料.     

具有不同取代基团的香豆素系列分子二阶非线性光学性质的DFT研究

本文设计了具有不同取代基团的7-苯乙烯基香豆素和4-苯乙烯基香豆素的A、B两个系列共14个化合物分子.采用密度泛函理论B3LYP/6-31G方法对其几何构型进行了全结构优化.在所得优化结构的基础上对这些分子的稳态二阶非线性光学(NLO)系数β值进行计算分析,同时用含时密度泛函理论(TD-DFT)对这些分子的电子性质进行了研究.结果表明:此类香豆素化合物具有较大的分子β值,其中A类分子的共面性好,共轭链长,β值均比B类分子的大.14个化合物中前线分子轨道能级差越小的化合物,其βwt值越大.各分子前线分子轨道跃迁对二阶NLO效应有明显的贡献.     

具有不同取代基团的香豆素系列分子二阶非线性光学性质的DFT研究

本文设计了具有不同取代基团的7-苯乙烯基香豆素和4-苯乙烯基香豆素的A、B两个系列共14个化合物分子。采用密度泛函理论B3LYP/6-31G方法对其几何构型进行了全结构优化．在所得优化结构的基础上对这些分子的稳态二阶非线性光学（NLO）系数β值进行计算分析,同时用含时密度泛函理论（TD-DFT）对这些分子的电子性质进行了研究．结果表明：此类香豆素化合物具有较大的分子β值,其中A类分子的共面性好,共轭链长,β值均比B类分子的大．14个化合物中前线分子轨道能级差越小的化合物,其βtot值越大．各分子前线分子轨道跃迁对二阶NLO效应有明显的贡献．     

吐昔烯衍生物分子的电子光谱与非线性光学性质

采用含时密度泛函理论(TDDFT)B3LYP对5个吐昔烯及其衍生物分子的吸收光谱进行理论计算。结果表明,该5个分子的吸收波长在281—307 nm范围内,属于近紫外区。使用有限场(FF)方法理论计算5个化合物分子的非线性光学(NLO)性质。结果显示,吐昔烯分子引入烷氧基将明显增大二阶和三阶非线性光学性质（b0和 值）,此类化合物分子的三阶非线性光学性质明显优于二阶非线性光学性质。     

含苯乙烯桥侧链三枝分子的二阶非线性光学性质

采用密度泛函理论B3LYP/6-311+g(d,p)方法对含苯乙烯桥侧链均三嗪类衍生物的8个分子(Y1-Y8)进行几何构型优化,对其最优构型采用TD-DFT(TDB3LYP/6-311+g(d,p)),计算电子吸收光谱,用有限场FF方法及自编程序计算二阶非线性光学（NLO）性质。结果表明,8个分子的μ（或0）值为104数量级个原子单位(10-29 esu),显示出良好的二阶非线性光学性能。在其三支链的末端引入强供电子基团（如-N(CH3)2或-N(CH2CH3)2）比引入弱供电子基团及吸电子基团,更有利于改善体系的二阶非线性光学性质,从而可获得良好的非线性光学材料。     

α、β-并三噻吩衍生物分子的电子光谱与三阶非线性光学性质

采用密度泛函理论B3LYP/6-31+g(d,p)方法对二聚α、β-并三噻吩衍生物的15个分子(a～g2) 进行几何构型优化,对其最优构型采用TD-DFT(TDB3LYP/6-31+g(d))计算电子吸收光谱,用有限场FF方法及自编程序计算三阶非线性光学（NLO）性质。计算结果表明,在乙烯分子(反式)两侧分别引入α-并三噻吩、β-并三噻吩基团(c分子)比单纯引入相同的α-并三噻吩(a分子)或β-并三噻吩(b分子)基团,更有利于增大其三阶非线性光学(NLO)性能。在含乙烯桥二聚α、β-并三噻吩 (母体分子)结构的末端,端接含C=C或C≡C的基团（如-C≡CH与-C=C(CN)2）,与端接吸电子基F原子或给电子基-N(CH2CH3)2相比,能隙降值减小,最低能量吸收波长明显红移,其三阶NLO系数  值达106数量级个原子单位(10-33 esu),显示出良好的三阶非线性光学性能,可设计成为性能良好的三阶非线性光学材料。     

不对称双席夫碱过渡金属配合物的电子光谱和非线性光学性质的理论研究

本文采用密度泛函理论中的M05方法对比研究了一类双席夫碱及其衍生物与金属Co、Ni和Cu配位后配合物的结构,非线性光学性质以及激发态性质.结果表明,Co配合物的三重态,Ni配合物的二重态以及Cu配合物的单重态为最佳稳定结构.通过最佳稳定结构计算得到的配合物非线性光学性质表明,三种金属配合物中Cu配合物表现出较高的一阶和二阶超极化率.通过对其激发态性质分析表明在配体苯环上引入甲氧基使电子跃迁种类减少,导致超极化率下降,非线性光学性质减弱.     

不对称双席夫碱过渡金属配合物的电子光谱和非线性光学性质的 理论研究

本文采用密度泛函理论中的M05方法对比研究了一类双席夫碱及其衍生物与金属Co、Ni和Cu配位后配合物的结构,非线性光学性质以及激发态性质. 结果表明,Co配合物的三重态,Ni配合物的二重态以及Cu配合物的单重态为最佳稳定结构. 通过最佳稳定结构计算得到的配合物非线性光学性质表明,三种金属配合物中Cu配合物表现出较高的一阶和二阶超极化率. 通过对其激发态性质分析表明在配体苯环上引入甲氧基使电子跃迁种类减少,导致超极化率下降,非线性光学性质减弱.     

新型胺类毒品分子的结构、光谱和热力学性质研究

采用密度泛函理论B3LYP/6-31++G**方法对2-胺基苯基丙烷(a)、2-甲胺-1-苯基丙烷(b)、7-甲氧基-a-甲基-1,3-苯骈二氧杂环戊烯-5-乙胺(c)、2,5-二甲氧基-a-甲基苯乙酰胺(d)四个新型胺类毒品分子进行结构优化,并进行频率和热容、熵、焓、自由能等气态热力学性质计算,获得它们的红外光谱、电子光谱和分子轨道图,模拟出标准摩尔热容Cpm、标准摩尔熵Sm、标准摩尔焓Hm等气态热力学性质与温度之间的函数关系式.     

新型胺类毒品分子的结构、光谱和热力学性质研究

采用密度泛函理论B3LYP/6-31++G**方法对2-胺基苯基丙烷（a）、2-甲胺-1-苯基丙烷（b）、7-甲氧基- a -甲基-1,3-苯骈二氧杂环戊烯-5-乙胺（c）、2,5-二甲氧基- a -甲基苯乙酰胺（d）四个新型胺类毒品分子进行结构优化,并进行频率和热容、熵、焓、自由能等气态热力学性质计算,获得它们的红外光谱、电子光谱和分子轨道图,模拟出标准摩尔热容Cθpm、标准摩尔熵Sθm、标准摩尔焓Hθm等气态热力学性质与温度之间的函数关系式.     

含酯基和吡啶环苯并菲衍生物分子的电荷传输和三阶非线性光学性质

采用密度泛函理论在B3LYP/6-31G**理论水平计算研究含酯基和吡啶环的苯并菲衍生物分子的电荷传输速率．结果表明,酯基双取代的苯并菲衍生物分子具有较高的空穴和电子传输速率,分别为0.22 cm2/v•s和1.51 cm2/v•s．同时引入酯基和吡啶环均不利于空穴和电子传输．使用有限场(FF)方法计算分子的三阶非线性光学性质．结果显示,在酯基和吡啶环之间引入柔性碳链的分子与不含吡啶环分子的三阶非线性光学性质基本一致,均具有较高的电荷传输速率和良好的三阶非线性光学性质．     

含酯基和吡啶环苯并菲衍生物分子的电荷传输和三阶非线性光学性质简

采用密度泛函理论在B3LYP/6-31G**理论水平计算研究含酯基和吡啶环的苯并菲衍生物分子的电荷传输速率.结果表明,酯基双取代的苯并菲衍生物分子具有较高的空穴和电子传输速率,分别为0.22cm2/v·s和1.51cm2/v·s.同时引入酯基和吡啶环均不利于空穴和电子传输.使用有限场(FF)方法计算分子的三阶非线性光学性质.结果显示,在酯基和吡啶环之间引入柔性碳链的分子与不含吡啶环分子的三阶非线性光学性质基本一致,均具有较高的电荷传输速率和良好的三阶非线性光学性质.     

High Pressure Studies on the Optical and Electronic Properties of Para -Terphenyl

Based on X-ray powder diffraction experiments of p -terphenyl that yield pressure dependent lattice parameters, we performed geometry optimizations of all structural degrees of freedom including bond lengths and bond angles as well as molecular orientation using ab initio bandstructure methods. For these optimized structures we calculated the dielectric tensors. Upon increasing pressure we find a spectral red shift of the lowest energy absorption feature that is significantly smaller than that of the second peak at higher energies. We attribute this effect to intermolecular interactions that affect the bands involved in the second transition more than the bands giving raise to the first transition. This picture is confirmed by quantum chemical calculations for single molecules with the internal geometry extracted from the optimized structures.     

强耦合激子-声子系统中的三阶非线性光学系数的理论计算

应用Dyson-Maleev变换,对强耦合激子—声子系统中非线性光学性质进行了理论研究.结果表明,当信号光场频率与激子频率的失谐量等于光学声子的频率时,系统的非线性光学吸收和克尔（Kerr）系数显著增大,从而证明了激子-声子的强相互作用对介质的非线性光学性质的影响相当大,并且当考虑激子偏离玻色子模型时,这种影响将进一步增大.