2-(2-羟基苯亚甲基)胺基-3-氰基吡啶的结构和光谱性质

实验以水杨醛、2-氨基-3-氰基吡啶为原料,合成了Schiff碱2-(2-羟基苯亚甲基)胺基-3-氰基吡啶并测定了Schiff碱的红外和拉曼光谱.利用密度泛函理论B3LYP方法在6-311++G~(**)基组上对合成的Schiff碱进行了几何构型的优化、红外光谱及拉曼光谱的计算,得到了分子的优势构象的结构参数、频率值及对应的强度.对实验和理论计算的光谱数据进行了对比,对分子的振动模式进行了全面归属,结果表明理论计算与实验测试数据相吻合.此外,还计算了其前线分子轨道,得到了HOMO-LUMO能隙相关的数据,为Schiff碱类化合物的结构分析和光谱检测技术提供了参考依据.     

外场作用下蒽分子的激发特性研究

蒽(anthracene)具有良好的热稳定性以及较高的荧光量子产率的优点, 是最早用于研究有机发光器件(organic light-emitting device, OLED)的材料之一. 在本文中, 主要利用量子化学方法研究了不同外电场对蒽分子激发特性的影响规律. 首先采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)在6-311G(d, p)基组水平上对蒽分子基态结构进行优化, 基于稳定基态结构, 利用含时密度泛函(time-dependent density functional theory, TDDFT)以及同一基组水平, 计算出蒽分子的前十个激发态的激发能、跃迁偶极矩、振子强度和紫外吸收光谱等数据. 然后以密度泛函B3P86方法优化出的不同外电场下蒽分子基态结构为基础, 使用TDDFT方法研究了不同外电场对蒽分子前线轨道能级和激发特性的影响规律. 结果显示, 无场时蒽分子在紫外区域234.50 nm处有一个较强的吸收峰, 对应基态电子跃迁至第5激发态吸收光子波长; 在外电场作用下, 蒽分子电子由基态跃迁到激发态的各项光谱参数均有显著变化, 加场后蒽分子的吸收光谱发生了红移, 由紫外波段移向了紫外–可见光波段, 与实验值相符合. 分子前线轨道的计算结果也表明蒽分子的最高占据轨道(highest occupied molecular orbital, HOMO)和最低未占据轨道(lowest unoccupied molecular orbital, LUMO)能量差值在不同电场下存在差异. 关键词： 蒽 外电场 激发特性     

Theoretical Studies on the Ground State and Excited State of 2,70-(Ethylene)-bis-8-hydroxyquinoline

采用DFT/B3LYP和HF方法优化了2,70-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉的构型,计算了该化合物的电子亲合势、电离势,利用ZINDO半经验方法和含时密度泛函方法(TD-DFT)计算了吸收光谱的数值,用CIS方法优化了第一激发单态并在此基础上计算了发射光谱,当考虑溶剂化效应后,实验光谱与计算光谱符合得相当好. 通过分析能量与光谱数值,该化合物的电子传输能力强于8-羟基喹啉,吸收光谱和发射光谱发生红移. 通过分子内重组能的计算,三-2,70-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉铝（Albiq3）的电子传输性能比三-8-羟基喹啉铝的差,比较两配合物的发射光谱,Albiq3的最大发射波长红移.     

以低聚(芴-亚乙烯基)为官能团的蒽基线型低聚物光学性质的实验和理论研究：π延展的作

通过实验和理论方法系统地研究了以低聚(芴-亚乙烯基)为官能团的蒽基线型低聚物(An-OFV_n (n=1～4)) 的光物理性质. 稳态光谱测量表明：芴-亚乙烯基单元的增加会导致吸收光谱的红移,并抑制低聚物间激基缔合物的形成. 量化计算表明：随着芴-亚乙烯基单元的增加,HOMO,LUMO能级及带隙逐渐趋于常量. 支臂上的电子云分布也逐渐增强,使得低聚物吸收光谱的形状逐步趋向于支臂本身吸收光谱的形状. 时间分辨荧光测试表明,当低聚物中芴-亚乙烯基单元的数目≥2后,激基缔合物的辐射寿命几乎是不变的. 在非线性光学测试中,双光子荧光产率和双光子吸收截面都会随着芴-亚乙烯基单元的增加逐渐增强,并于芴-亚乙烯基单元的数目为4时接近一个极值.     

异硫氰基-孔雀石绿的拉曼光谱计算及分析

异硫氰基-孔雀石绿(malachite green isothiocyanate,MGITC)是应用于细胞探测,生物组织成分分析和细胞成像等方面的拉曼探针分子.本文首先给出了MGITC分子的结构图,并用密度泛函(DFT)算法对其进行了空间结构优化;然后分别用Hartree-Foek(HF)和MP2两种算法基于STO-3G基组计算了它的拉曼光谱与红外光谱,给出光谱强度图;并对比了两种算法的拉曼光谱图和其实验光谱图,结果显示了很好的一致性;本文还给了MGITC分子中的各个原子键长,键角等空间结构参数;并对MGITC分子在550～4 200cm-1区间的振动谱做了指认.这些工作将促进MGITC作为探针分子在生物学领域的应用.     

2-巯基-5-甲基苯并咪唑振动光谱的密度泛函理论研究

本文选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-311++G(d, p)水平下,优化了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的结构,优化结果表明,2-巯基-5-甲苯并咪唑分子是一个近平面结构.通过频率计算,获得了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的拉曼光谱,并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比,实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的,表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的.结合VEDA4软件对2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认.此外,分析并讨论了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)前线轨道,HOMO和LUMO轨道能级差为4.51 eV,电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势.采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory, TDDFT)对2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的激发态进行了计算分析,计算结果表明乙醇溶剂中2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)理论计算的吸收波长为226 nm, 288 nm.对研究2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子的性质,提供了理论...     

三苯胺衍生物分子非线性光学性质的理论研究

在密度泛函理论水平上,利用响应函数方法,研究了1-{(1E)-2-[4-(二苯胺基)苯基]乙烯基}-4-[4-N,N-二甲胺]苯(PVMB)和1-[(1E)-2-(4-(1E)-2-{4-[4-N,N-二甲胺]苯基}乙烯基)苯基]苯胺}苯基)乙烯基]-4-[4-N,N-二甲胺]苯(DPVMB)两分子的双光子吸收特性.计算结果表明,这两个化合物都具有较好的双光子吸收特性,且具有两分支结构的DPVMB分子比具有单支结构的PVMB分子有更强的双光子吸收强度.计算数值结果和实验结果符合地较好.     

生长在Cd(0001)和Bi(111)上的二氰基蒽分子薄膜的对比

分子与衬底之间的相互作用在有机薄膜的生长过程中起着非常重要的作用.对于金属衬底和半金属衬底来说,由于不同的电子结构,二者与分子薄膜之间的相互作用会有明显的差异.本文利用扫描隧道显微镜对比研究了二氰基蒽(DCA)分子在金属衬底Cd(0001)和半金属衬底Bi(111)上的薄膜生长.实验发现,在Cd(0001)衬底上,低温沉积的DCA薄膜表现出三维生长模式,而室温沉积的DCA薄膜表现出二维生长模式.特别是DCA分子单层具有斜方对称的4×(13)(¹/2)公度结构,表明DCA与Cd(0001)之间存在较强的相互作用.与此形成鲜明对比的是,在半金属Bi(111)衬底上,低温沉积的DCA薄膜表现出二维生长模式,在分子单层中有莫尔条纹出现,表明DCA单层是一种非公度结构, DCA与Bi(111)之间的相互作用较弱.通过上述的对比研究可以看出,衬底材料的电子结构和沉积温度均可影响DCA分子薄膜的结构和生长模式.     

7-(3,6-二硝基-N-p-乙烯基苯基咔唑)香豆素分子的光谱和激发态的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)对7-(3,6-二硝基-N-p-乙烯基苯基咔唑)香豆素分子做理论研究。用B3LYP/6-31G(d,p)对其几何结构进行优化,得到其最稳定构型及能量。在优化结构的基础上,对其进行频率分析得到了分子的红外光谱和拉曼光谱,并对谱线中的各峰值做了具体指认,同时也得到了分子的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能隙为2.150eV。利用含时密度泛函理论(TDDFT)对该分子的激发态进行计算,得到最低十个跃迁允许的单激发态。对前线分子轨道最高占据轨道和最低空轨道分析得到,C-C原子之间形成了离域π键。研究结果表明:7-(3,6-二硝基-N-p-乙烯基苯基咔唑)香豆素是一种良好的有机半导体材料,并具有很好的发光性能。     

几种2-取代-4,5-双(α-呋喃基)噁唑的结构与光谱性质

在密度泛函DFT-B3LYP/6-31+G水平上对2-甲基-4,5-双(α-呋喃基)噁唑(化合物A)、2-苯基-4,5-双(α-呋喃基)噁唑(化合物B)、2-α-呋喃基-4,5-双(α-呋喃基)噁唑(化合物C)和2-α-呋喃乙烯基-4,5-双(α-呋喃基)噁唑(化合物D)S0基态进行构型优化,并用单取代组态相互作用方法(CIS)优化其S1激发态结构。从理论上探讨了A,B,C和D四种化合物的前线分子轨道能量、吸收和发射光谱等性质与结构的关系,并与实验值进行了对比,发现理论计算数据能够与实验结果一致,特别是采用纯密度泛函DFT-OLYP方法计算发射光谱时,理论计算数据与实验结果相差比混合密度泛函DFT-B3LYP方法更小。计算结果表明,分子共轭体系越大,前线轨道间能隙越小,吸收光谱红移越显著。     

Determination of Orientation Averages for Partially Aligned low Symmetry Molecules

A graphical procedure is presented which allows a determination of the average alignment of the molecular axes in partially oriented, low-symmetry planar molecules from the results of linear dichroism and fluorescence polarization spectroscopy. When applied to benz[a]anthracene, the method makes it possible to extract information on the previously unknown origin of the second excited electronic state.     

Pressure dependence of crystal structure and molecular packing in anthracene

Anthracene molecular crystal has been investigated up to a pressure of 10.5 GPa at room temperature using variable shape variable size Monte Carlo simulations in an isothermal–isobaric ensemble. We have reported various structural quantities, such as cell parameters and unit cell volume, as a function of pressure and compared them with the experimental results [J. Chem. Phys. 119, 1078 (2003)]. The pressure dependence of angles θ, δ and χ which describe the relative packing of molecules in the crystal has been calculated. We report that anthracene molecular crystal does not exhibit any first order phase transition up to a pressure of 10.5 GPa which is consistent with the experimental observations by Oehzelt et al. [Phys. Rev. B 66, 174104 (2002)]. The calculated equation of state (EOS) has been fitted to a Murnaghan-type EOS with good agreement. The calculated bulk modulus and the pressure derivative of bulk modulus are 8.2 GPa and 8.9 respectively which are in agreement with the experimentally calculated values.     

Determination of the Luminescent Impurity Concentration in Solution in the Presence of Intense Background Luminescence

A method of excitation-emission matrix (EEM) processing is proposed for determining the concentration of polyaromatic hydrocarbons in aqueous media in the presence of an unknown intense background signal exceeding the legitimate signal by a factor of 15–20. The theoretical substantiation and experimental test of the efficiency of the proposed method have been performed with the use an aqueous solution of anthracene as an example.     

PS(X~2Π_r)基态势能函数与光谱常数研究

根据群论及原子分子反应静力学的有关原理,推导了PS基态分子电子态及其合理的离解极限.采用Gaussian 03软件中的密度泛函理论B3LYP和B3P86结合6-311++G(3df,3pd)、6-311++G、6-311G(3df,3pd)、cc-p VTZ和D95基组,对PS分子基态平衡结构和谐振频率进行了计算.通过比较计算结果,发现B3P86方法结合cc-p VTZ基组计算所得结果与实验值最接近.在该水平下对PS分子的基态进行了单点势能扫描计算,利用正规方程组拟合三参数的Murrell-Sorbie函数和修正的Murrell-Sorbie+C6函数,得到了基态PS分子完整的势能函数与相应的光谱常数ωe、ωexe、Be和αe的值.计算结果表明,利用三参数的Murrell-Sorbie函数计算所得的光谱常数与实验数据吻合得更好.     

Aromatic Chromophore-Tethered Schiff Base Ligands and Their Iron(III)/Chromium(III) Salen and Saloph Capped Complexes

Aromatic chromophores; pyrene, phenanthrene, anthracene, naphtalene and benzene-tethered Schiff base ligands and their iron(III)/chromium(III) Salen and Saloph capped complexes have been synthesized. Compounds have been characterized by means of FT-IR Spectroscopy, (1)H-NMR Spectroscopy, Magnetic Susceptibility, Elementel Analsis, TG/DTA measurements. Their fluorescence and absorbance properties have been investigated by Luminescence Spectroscopy and UV-vis Spectroscopy. Generally, ligands show an intense excimer fluorescence emissions in acetonitrile-methanol medium while iron(III) and chromium(III) complexes exhibit low fluorescence's. Intensity compared to ligands iron and chromium centers act as an extra chromophore that quench the pyrene, phenanthrene, anthracene, naphtalene and benzene molecules' singlet state. The mechanism of quenching is attributed to a iron (or chromium)-to-pyrene (or phenanthrene, anthracene, naphtalene and benzene) electronic energy transfer process.     

Interfacial electronic states of an anthracene derivative deposited on a SiO2 /Si substrate

The interfacial electronic states of an anthracene derivative (9,10-bis (methylthio) anthracene) on a SiO₂/Si(100) substrate were studied using ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS). From the UPS measurements, the work function of the sample surface was found to decrease with increasing molecular coverage in the sub-monolayer range. It is concluded that an interfacial electronic dipole (about 0.34 eV) forms at the molecule/ SiO₂ interface and decreases the effective work function.     

两种蒽衍生物类深蓝光材料的合成与发光性能

利用Suzuki偶合反应合成了两种新的蒽衍生物9,10-二(2-联苯基)蒽(BBPA)和9,10-二[2-(α-萘基)苯基]蒽(BNPA),化合物结构通过核磁、质谱及元素分析进行了表征。量子化学计算结果显示,这两种化合物都具有非共面的分子结构,光物理性能主要决定于分子中的蒽结构单元。这两种化合物在二氯甲烷溶液中均可发射高效率的蓝光。BBPA在固态薄膜状态下的发射光谱相对其二氯甲烷溶液的发射光谱明显变宽,而BNPA的固态薄膜并未发生光谱变宽现象。分别利用化合物BBPA和BNPA作为发光层材料,制备出了非掺杂的深蓝光电致发光器件。发光层为BBPA的电致发光器件的最大外量子效率和CIE色坐标分别为2.48%和(0.16,0.09);基于BNPA的电致发光器件的最大外量子效率为2.68%,CIE色坐标为(0.15,0.07)。所制备的这两种器件均表现出了较低的开启电压和良好的稳定性。     

Photoelectron spectroscopy of 9,10-dihaloanthracenes

The photoelectron spectra of anthracene and its 9,10-dichloro- and dibromo-derivatives have been obtained. Analysis of the spectra is based mainly on the shifts in the anthracene molecular orbital ionization energies observed upon substitution. These shifts are interpreted on the basis of a perturbation model comprising short-range and long-range inductive terms and a mesomeric term. The electronic perturbation caused by the halogen atom is observed to depend largely on the unperturbed energy of the halogen np electrons and the charge distribution in the anthracene molecular orbitals. It has been possible to separate out Coulombic interactions and mesomeric interactions which depend on the energy gap between hydrocarbon and substituent orbitals. Although the observations are not conclusive, owing to the fact that only two orbitals have measurable mesomeric shifts, results indicate that α_Cl′, the Coulombic perturbation parameter, may well be negative, in contrast to previous work.