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.     

取代基对8-羟基喹啉金属配合物电子光谱和二阶非线性光学性质的影响

在B3LYP/LANL2DZ/6-31G^*水平上优化目标化合物分子的几何结构,并分别在TD- B3LYP/LANL2DZ/6-31++G^**和B3LYP/LANL2DZ/6-31++G^**水平计算目标化合物分子的电子吸收光谱和二阶非线性光学性质.计算结果表明,引入共轭给电子基使配合物分子的最大吸收波长红移,强共轭吸电子基的引入使配合物的最大吸收波长蓝移,取代基的引入使IrQ₃型配合物的二阶非线性光学性质明显增大.对AgQ型配合物,电子跃迁属于配体内部的电荷转移（LLCT）.对PtQ₂和IrQ₃型配合物,电子跃迁属于LLCT和部分金属向配体的电荷转移.取代基对AgQ,PtQ₂,IrQ₃型配合物分子的跃迁性质几乎无影响. 关键词： 8-羟基喹啉金属配合物 电子光谱 二阶非线性光学性质 密度泛函理论     

四苯基卟啉类化合物电子光谱和三阶非线性光学性质的理论研究

在B3LYP/6-31+G~*水平计算四个5,10,15,20-四苯基卟啉类化合物的电子光谱和三阶非线性光学性质.结果表明,电子的最大吸收波长在580nm左右,属于可见光区,源于卟啉内HOMO到LUMO的π→π*的电子跃迁.供电子基团的引入将增加电子云密度,致使三阶非线性光学性质增大.吸电子基的引入使卟啉环上的电子云密度减小,导致三阶非线性光学性质减小.含双键或三键的吸电子基团使电子云密度增大,致使三阶非线性光学性质增大.     

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.     

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。     

含亚胺和胆甾烯基液晶分子的电子光谱和二阶非线性光学性质

在B3LYP/6-31G水平上研究了含亚胺和胆甾烯基不对称液晶二聚体的几何结构、电子吸收光谱和二阶非线性光学性质。研究结果表明,该类化合物分子的最强电子跃迁主要源于分子HOMO→LUMO的π→π*跃迁,对应的最大吸收波长位于337~349 nm范围,属于近紫外区。减小分子的中心柔性间隔基的长度和提高端接基的吸电子能力可以增强该类液晶的二阶非光学性质。     

吐昔烯衍生物分子的电子光谱与非线性光学性质北大核心CSCD

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281～307nm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（β0和Y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．     

新型Ru配合物三阶非线性光学性质的Z—扫描研究

通过Ｚ－扫描的实验方法测量了几种新型的Ｒｕ配合物在４６０ｎｍ处的三阶非线性折射率ｎ２和非线性吸收系数β,并由此计算出它们的三阶百线性系数Ｘ＾（３）,分析了分子结构对其三阶非线性光学性质的影响。     

DFT研究给/吸电子取代基对D-π-A型苯并噻唑衍生物光电性质及非线性光学性质的影响

采用密度泛函理论(DFT) B3LYP方法计算了苯并噻唑及其三种D-π-A型衍生物的电子结构、电子光谱及重组能,同时结合有限场(FF)方法计算了它们的二阶非线性光学系数βtol值,从而探索取代基与分子的电荷分布、电子光谱及非线性光学性质的关系。计算结果显示,在母体分子的2,5位同时引入给/吸电子基团,2位碳原子的电荷布居发生较大变化,且分子的HOMO能级升高,LUMO能级降低,能隙减小,吸收和发射光谱发生显著的红移,增大了二阶非线性光学系数βtol。随着取代基吸电子能力的增强,分子的电子重组能逐渐变大,而空穴重组能的变化却不大,同时分子的偶极矩有所增加,有利于产生二阶非线性光学活性。     

DFT研究给/吸电子取代基对D-π-A型苯并噻唑衍生物光电性质及非线性光学性质的影响

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法计算了苯并噻唑及其三种D-π-A型衍生物的电子结构、电子光谱及重组能,同时结合有限场(FF)方法计算了它们的二阶非线性光学系数βtol值,从而探索取代基与分子的电荷分布、电子光谱及非线性光学性质的关系.计算结果显示,在母体分子的2,5位同时引入给/吸电子基团,2位碳原子的电荷布居发生较大变化,且分子的HOMO能级升高,LUMO能级降低,能隙减小,吸收和发射光谱发生显著的红移,增大了二阶非线性光学系数βtol.随着取代基吸电子能力的增强,分子的电子重组能逐渐变大,而空穴重组能的变化却不大,同时分子的偶极矩有所增加,有利于产生二阶非线性光学活性.     

Theoretical analysis of the experimental UV-Vis absorption spectra of some phenolic Schiff bases

The time-dependent density functional theory (TDDFT) was applied in conjunction with the natural bond orbital analysis to examine the UV-Vis properties of 10 phenolic Schiff bases. The calculations were performed with different functionals, but main discussion refers to results obtained at the B3LYP/6-311+G(d,p) level of theory. The approach based on the natural localised molecular orbital clusters indicates similar behaviour for majority of examined compounds. The HOMO (“highest occupied molecular orbital”) cluster is delocalised over the ring which is electron richer, the HOMO-1 cluster is spread over the other ring, whereas the LUMO (“lowest unoccupied molecular orbital”) cluster is situated on the imino group. The two bands at long wavelengths correspond to the HOMO → LUMO and HOMO-1 → LUMO transitions, i.e. from both A and B rings to the imino group. The next band originates from a transition from the imino group to the imino group. The band at the smallest wavelengths originates from a transition from the A ring to the A ring, or from the B ring to the B ring. Our findings are in very good agreement with the existing literature data.     

含硼二噻吩乙烯分子的二阶非线性光学性质与开关性质的理论研究

利用密度泛函与含时密度泛函方法,计算了一组含硼的二噻吩乙烯化合物分子的二阶静态非线性光学系数β,并对该体系的激发态电荷轨道跃迁规律做了分析.结果表明,该体系不但具有极好的二阶非线性光学响应能力,其不同光异构体的β差值亦相当明显.通过在二噻吩乙烯上使用更强的推电子基团,同时提高了β值和光异构体之间的β差值.最大的β差值接近1000×10-30esu,比值达到5.6倍.证明这种体系是一种优良的非线性光学开关材料.对激发态电荷轨道及其跃迁模式的分析解释了该体系具有较大β值的原因,以及光异构体的电荷跃迁模式之间的差别.     

Theoretical study on tailoring symmetric and asymmetric thin films of diblock copolymers

We used density functional theory (DFT) to investigate the formation of symmetric and asymmetric thin film of diblock copolymer melts by tuning the size of the slit confinement. In this work, the DFT contains a modified fundamental measure theory for the excluded volume effect and the first-order thermodynamic perturbation theory for the chain connectivity as well as the mean-field approximation for van der Waals attraction. For the symmetric A₈B₈ linear copolymers, it is observed that with the increase of the width of the slit, morphologies of copolymer in the slits undergo an evolution of “non-layered structure → ABA → ABAB → BABAB → disordered structure”, while the morphologies of asymmetric copolymer with the increase of the width of the slit exhibit a process of “ABA → ABAB → ABABA → ABABAB lamellar structure” in all the cases studied. It suggests that the ratio of two blocks of a copolymer plays an important role on the structure of copolymer film. By adjusting the ratio of two blocks, some copolymer films with novel morphologies, including asymmetric ABAB lamellar structure, can be tailored. Furthermore, it is found that the bonding orientation distribution introduced into the DFT can act as a criterion to identify the disordered and ordered states of copolymers.     

联萘基-芘衍生物结构和ECD光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论方法研究s-联萘基-芘分子结构、联萘二面角、能隙、电子的圆二色(electronic circular dichroism, ECD)光谱等性质,系统考察其溶剂效应和取代基效应.研究发现,在苯、四氯化碳、氯仿、环己烷和水五种溶剂中,s-联萘基-芘分子的结构和ECD光谱等性质均相似.然而,在氯基、甲基、羟基、甲氧基和苯基五种取代基中,苯基取代基可以调节s-联萘基-芘分子的结构和ECD光谱等性质.     

Theoretical investigation of the optical and EPR parameters for VOion in some complexes

The molecular orbital coefficients and the EPR parameters of trisodium citrate dihydrate, sodium hydrogen oxalate monohydrate, potassium d-gluconate monohydrate and L-Alanine vanadyl complexes are calculated theoretically. Two d-d transition spectra and EPR parameters for the VO²⁺ complex are calculated theoretically by using crystal-field theory. The calculated g and A paramaters have indicated that paramagnetic center is axially symmetric. Having the relations of g_∥〈g_⊥〈g_e and A_∥〉A_⊥ for VO²⁺ ions, it can be concluded that VO²⁺ ions are located in distorted octahedral sites (C_4v) elongated along the z-axis and the ground state of the paramagnetic electron is d_xy.     

基于密度泛函理论的盐酸罂粟碱太赫兹振动光谱计算与分析

为了进一步探究太赫兹振动光谱的理论机理,为违禁药品的太赫兹光谱检测提供完善合理的科学依据,本文以盐酸罂粟碱为例,基于第一性原理的密度泛函理论计算方法,利用BLYP、LC-BLYP、B97-XD、B3LYP和CAM-B3LYP函数并结合6-311++G（d,p）基组,分别讨论其分子构象并对盐酸罂粟碱的光谱吸收特性和振动模式进行了表征和分析。计算结果表明,盐酸罂粟碱是以异喹啉N原子上的质子化阳离子和两个最低质子化构象的形式存在的。四个指纹峰中有三个是由能量最低的分子构象共振引起,另一个是由第二个最低能量的分子构象共振引起的。在该方法中,LC-BLYP函数被证明是五个函数中最合适的一个。研究表明,太赫兹时域光谱技术可以有效地检测非法药物,采用密度泛函理论合理计算振动频率,可以为今后违禁药品及各种衍生物的检验提供依据。     

Effect of Pressure on Electronic Structures and Optical Properties of Rocksalt InN

用基于密度泛函理论的第一性原理结合广义梯度近似研究了高压下盐岩相InN的电子结构和光学性质. 计算得到的晶格常数与实验值非常吻合,并发现Γ和X的带隙随压力增加而增大,而带隙在L点却并不明显. 计算出Γ点的带隙的压力系数是44 meV/GPa. 讨论计算得到的InN的光学性质,结合能带结构和电子态密度.     

类石墨烯硼-磷单层材料的电子与光学性能的第一性原理计算研究

基于第一性原理计算,对硼-磷单层材料的电子结构和光学性质进行系统地理论研究. 全局结构搜索和第一性原理分子动力学模拟现实二维硼-磷单层材料能量最低的结构与石墨烯类似,具有很高的稳定性. 类石墨烯二维硼-磷单层是直接带隙半导体,带隙宽度1.37 eV,其带隙宽度随层数增加而减少. 硼-磷单层的带隙宽度受外界应力影响.硼-磷单层的载流子迁移率达到106 cm2/V. MoS2/BP二维异质结可用于光电器件,其理论光电转换效率为17.7%?19.7%. 表明类石墨烯硼-磷二维材料在纳米电子器件与光电子器件的潜在应用价值.