噻吩基卟啉衍生物的单光子和双光子吸收性质的理论研究

本文理论上研究了两个系列的噻吩基卟啉衍生物,这种衍生物在可见光区具有大的双光子吸收截面。用密度泛函理论和ZINDO-SOS方法,计算了分子的几何构型、电子结构,单光子和双光子吸收性质。结果显示噻吩单元的数目影响分子的单光子和双光子吸收性质。具有两个或三个噻吩基团的噻吩基卟啉衍生物在较大范围内具有可用于实际应用中的双光子吸收响应,这一性质有利于这类分子在光限幅中的应用。插入乙炔基有利于扩大共轭范围,增加分子的双光子吸收截面。同时,乙炔基团的加入导致了单光子和双光子波长的红移。从高透明性和相对大的非线性光学响应考虑,噻吩基卟啉衍生物是一类有应用前景的双光子吸收材料。     

3,6-和2,7-咔唑衍生物单光子和双光子吸收性质的理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法以及ZINDO/SDCI方法计算3,6-和2,7-咔唑衍生物的分子平衡几何结构、电子结构及单光子和双光子吸收性质.乙烯基吡啶取代基的位置影响分子的单光子和双光子吸收性质.与3,6-咔唑衍生物相比,2,7-咔唑衍生物的单光子吸收波长红移,振子强度增大;双光子吸收波长红移,双光子吸收截面增加.结果表明,2,7-咔唑衍生物是更好的双光子吸收材料.     

1,4-二(4'-N,N-二苯胺基苯乙烯基)苯衍生物单双光子吸收性质的理论研究

随着双光子显微技术的发展,获得性质优良的双光子荧光染料成为研究热点.因此,通过密度泛函理论(DFT)对一系列D-π-A-π-D型1,4-二(4'-N,N-二苯胺基苯乙烯基)苯(DPA-DSB)衍生物平衡几何结构、电子结构、单双光子吸收以及荧光发射性质进行了理论研究,对其结构和光学性质的分析表明,对A,π结构元进行修饰或更换可有效地调节光谱;向分子片段A引入杂原子可有效提高双光子吸收截面;和乙烯基团相比,π桥为乙炔基,若对分子平面性改变不大,则导致分子双光子吸收截面值减小,若乙炔桥很大程度改善分子平面性,则导致分子的TPA截面增大.本研究旨在理解DPA-DSB衍生物分子结构与双光子性质间的关系,为设计合成新型双光子材料提供重要信息.     

取代基对二噻吩并噻吩衍生物的双光子吸收性质的影响

利用ZINDO/SOS方法, 从理论上研究了对称和不对称取代两种情况下, 取代基对二噻吩并噻吩衍生物单双光子吸收性质的影响. 结果表明, 所设计的噻吩类分子具有较大的双光子吸收截面, 且双受体取代比双给体取代更有利于增大分子的双光子吸收截面. 同时发现, 此类分子受体取代可以显著增加波长较短的双光子峰附近的双光子吸收, 而给体取代则可以改善波长较长吸收峰附近的双光子吸收.     

具有双光子吸收特性的咪唑类衍生物的合成及其光物理性能研究

分子在强激光作用下能同时吸收两个光子的现象称为双光子吸收(TPA),具有大的双光子吸收截面(σ2)的分子有多种用途,是目前光电子材料研究领域的热点之一.双光子吸收材料可应用于上转换激射[1]、光限幅[2]、光稳幅、三维光存储[3]、三维微加工[4,5]以及光动力疗法[6]等.但由于一般材料的双光子吸收截面很小,大大限制和束缚了双光子吸收材料的发展应用.     

具有大的双光子吸收截面的四羧酸二萘嵌苯衍生物的理论研究

用密度泛涵方法和ZINDO方法,从理论上研究了一系列四羧酸二萘嵌苯的衍生物(PTCDS)。对其平衡几何、电子结构和单双光子吸收性质进行了详细的计算研究。结果表明,此系列衍生物的双光子吸收截面主要由其主体结构(二萘嵌苯)决定。△EH-Lgap (HOMO与LUMO间的能隙)的减小,HOMO轨道能量的增大,分子主轴两端取代基给电子强度的增强,共轭长度的增大,分子刚性的增强都有利于此系列化合物双光子吸收截面的增大。并设计了比文献[22]报道的分子C有更大的双光子吸收截面的两个分子D1,D2。     

分枝结构对以N为耦合中心的多分枝分子的双光子吸收性质的影响

采用ZINDO/SOS方法,研究了以N原子为耦合中心,以二苯乙烯类、噻吩类和芴类分子作为分枝的分子的双光子吸收性质,从而研究了分枝结构对多分枝分子的双光子吸收性质的影响.结果表明分枝结构会影响分枝之间耦合作用的强弱,因而对分子的双光子吸收性质具有重要影响.所设计的分子中以二苯乙烯类和噻吩类分子作为分枝的多分枝分子具有较大的双光子吸收截面.     

两类以芴为中心的有机分子双光子吸收特性

在密度泛函理论水平上, 利用响应函数方法研究了实验新合成的两类以芴为π中心的分子(SK-G1和NT-G1)的双光子吸收特性. 计算结果表明, 这两类有机分子都具有较大的单光子和双光子光吸收强度. 在低能量范围内, NT-G1分子的最大单光子吸收峰相对于SK-G1分子来说发生了红移, 且其最大单光子吸收强度是SK-G1分子的两倍. SK-G1和NT-G1分子的最大双光子吸收均发生在第二激发态. NT-G1分子的最大双光子吸收截面约是SK-G1分子的五倍, 并且NT-G1分子存在一个较宽的双光子吸收带. NT-G1分子的较强光学性质与分子内较大的电荷转移过程有关. 采用Onsager模型计算了溶剂分子对溶质分子单光子吸收性质的影响, 理论计算结果和实验测量结果符合得较好.     

反式二苯乙烯系列衍生物双光子吸收截面的理论研究

采用PM3和INDO/CI理论方法,系统研究了对称取代反式二苯乙烯衍生物的结构和电子光谱.在正确的UV-Vis光谱基础上,预测了双光子吸收峰的位置.自编程序用SOS公式计算了三阶非线性光学系数及双光子吸收截面,并从微观上探讨了不同取代基对双光子吸收截面的影响     

二苯乙烯衍生物和二噻吩并噻吩衍生物的双光子吸收截面的理论研究

用AMI和INDO/CI理论方法,系统研究了二苯乙烯衍生物和二噻吩衍生物的结构和电子光谱。在正确的UV-vis光谱基础上,预测了双光子吸收峰的位置。用完全态求和(SOS)公式计算了三阶非线性光学系数及双光子吸收截面,并从微观上探讨了不同骨架以及不同取代基对双光子吸收截面的影响。     

New approach for representation of molecular surface

A new algorithm is proposed for approximation to the molecular surface. It starts with a triangular mesh built on an ellipsoid embracing the whole molecular surface. The triangular mesh is obtained from an icosahedron subdivision sphere with highly uniform vertex distribution, and the embracing surface is deflated stepwise to the best adherence of its triangles onto the surface of the molecule. The deflating direction of each vertex of a triangle is defined by the vector normal at this point to the previous deflated embracing surface. Our results show that the speed of the triangulation embracing ellipsoid method and the quality of the surface obtained by the method are faster and better than the method that starts with a quadrilateral mesh built from meridian and parallel representations on an embracing sphere to get the molecular surface. Furthermore, the surface obtained by the method can be used directly to approximate the molecular surface by spherical harmonic expansions. © 1998 John Wiley & Sons, Inc. J Comput Chem 19: 1805–1815, 1998     

分子逻辑器件研究进展

分子器件具有尺寸小、设计合成可控、存储量大、反应速度快、人工智能等诸多优点,是当今化学、物理和材料等领域研究最为重要的一个交叉领域.综述了近些年来分子逻辑器件领域的研究进展.介绍了各种类型的分子逻辑门、半(加)减法器、分子逻辑线路以及DNA分子和固态分子计算.最后提出了分子器件存在的问题并展望了其应用前景.     

分子陀螺的设计、合成与组装

近来,科学家设计和合成了系列分子水平的陀螺。类似于儿童的玩具陀螺仪,这种分子陀螺由一个转子、一个定子框架和连接定子和转子的轴组成。定子框架通过自身的刚性结构为中心转子的转动提供足够的内在自由度,得以对内部的转子实施保护。并使得分子陀螺成为一个理想的分子转子。当转子上有偶极距时,则可能在外来电、磁、光的刺激下进行定向转动,成为分子马达。化学家们通过X射线晶体衍射技术、动态核磁技术、理论计算化学、热力学分析等方法表征了分子陀螺的各种特征,并积极探索其潜在的应用价值。本文着重介绍分子陀螺,以及超分子陀螺仪的发展历史以及研究进展。     

Method for Smoothing the Boundaries of the Van Der Waals Models of Molecules

A geometrical method is suggested for representing a molecule by a smoothed region. The effective volume and surface area are calculated, which results in more adequate proportionality of interactant molecules compared to the classical van der Waals models.     

模板剂在分子筛合成过程中的作用机理

启用分子模拟途径,通过Lennard-Jones势对模板剂分子与分子筛骨架间非成键作用的能学分析,论证n=5、6的双季铵盐［(CH₃)₃N(CH₂)_nN(CH₃)₃］Br₂在ZSM-50分子筛骨架合成过程中所起的模板作用。     

分子力学和分子动力学方法研究不同变质程度烟煤的分子结构

采用分子力学和分子动力学模拟方法 ,研究了不同变质程度烟煤的三维分子构型和能量参数。结果表明 :随变质程度的增加 ,煤分子内平行的芳香片层结构增大。不同变质程度烟煤分子在团聚前后的成键相互作用能仅略有变化 ,其中扭转能Et 的变化相对较为显著 ,并且扭转能随煤阶的增加呈逐渐减小的趋势。非成键作用能 ,特别是超过三个原子的范德华作用能 ,是煤中的重要相互作用能 ,是模型分子团聚的重要驱动力 ,对于烟煤分子聚集状态的形成起着决定性的作用。同时随煤阶的升高 ,超过三个原子的范德华作用能逐渐增加。模型分子的总势能随煤阶的变化呈两头高、中间低的趋势 ,与煤的一些宏观物理性质有一定的相一致性。     

杯芳烃-卟啉化合物的合成及性质

杯芳烃和卟啉通过共价键连结或者分子间作用力聚集形成的杯芳烃-卟啉化合物在分子识别、分子催化、分子自组装等方面有潜在的用途. 本工作综述了杯芳烃-卟啉化合物的合成及性质.