9,9′-螺双芴的光电性能

采用密度泛函理论(DFT)-B3LYP/6-31G(d)方法对9,9'-螺双芴低聚物[(SBF)_n(n=1-4)]体系进行全优化,得到各分子的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能量及HOMO-LUMO能隙,结果表明各分子整体表现出很好的共轭性质.并在分子的阳离子和阴离子状态的优化结构基础上,计算得到电离势(IP)、电子亲和势(EA)、空穴抽取能(HEP)、电子抽取能(EEP)和重组能等相关能量.利用单激发组态相瓦作用(CIS)/3-21G方法优化得到9,9'-螺双芴单体的S_1激发态的几何构型.用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算得到了分子吸收光谱和荧光光谱的相关数据.随着聚合长度的增加,能隙变窄,空穴注入和电子转移的能力都相应提高,吸收光所需能量减小,吸收强度(f)增大,光谱红移.采用线性外推法,利用低聚物分子的各种性质与聚合度n之间的关系,得到高聚物的相应性质.为考察9位螺芴化的影响,将(SBF)_n的相关性质与母体芴的低聚物[(FL)_n(n=1-4)]进行比较,由两者的计算结果对比显示,在芴的9位螺芴化可以提高电子和空穴的传输能力,并同时保留芴优良的发光性质.     

9,9’-螺双芴的光电性能

采用密度泛函理论(DFT)-B3LYP/6-31G(d)方法对9,9'-螺双芴低聚物[(SBF)n(n=1-4)]体系进行全优化, 得到各分子的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能量及HOMO-LUMO能隙, 结果表明各分子整体表现出很好的共轭性质. 并在分子的阳离子和阴离子状态的优化结构基础上, 计算得到电离势(IP)、电子亲和势(EA)、空穴抽取能(HEP)、电子抽取能(EEP)和重组能等相关能量. 利用单激发组态相互作用(CIS)/3-21G方法优化得到9,9'-螺双芴单体的S1激发态的几何构型. 用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算得到了分子吸收光谱和荧光光谱的相关数据. 随着聚合长度的增加, 能隙变窄, 空穴注入和电子转移的能力都相应提高, 吸收光所需能量减小, 吸收强度(f)增大, 光谱红移. 采用线性外推法, 利用低聚物分子的各种性质与聚合度n之间的关系, 得到高聚物的相应性质.为考察9位螺芴化的影响, 将(SBF)n的相关性质与母体芴的低聚物[(FL)n(n=1-4)]进行比较, 由两者的计算结果对比显示, 在芴的9位螺芴化可以提高电子和空穴的传输能力, 并同时保留芴优良的发光性质.     

过渡金属-双硫分子配合物的理论研究

采用密度泛函方法, 对一系列过渡金属-双硫分子配合物的结构和相关性质进行了理论计算研究, 讨论了中心金属原子、配体等结构修饰对分子性质的影响. 计算结果表明, 过渡金属双硫分子配合物的HOMO和LUMO轨道主要由其配体轨道组成, 且其能隙很小; 中心金属原子和配体中一些基团的改变对分子配合物构型的影响很小, 而且HOMO-LUMO能隙变化不大. 配合物的氧化主要表现在配体部分, 氧化过程对调控HOMO-LUMO能隙具有十分重要的作用.     

给、吸电子基团封端对低聚9,9 -螺双芴光电性质的改进

采用密度泛函理论(DFT)-B3LYP/6-31G(d)方法研究了给、吸电子基团对称和不对称封端对9,9 -螺双芴光电性质的影响. 全优化得到了9,9 -螺双芴封端前后各分子的稳定构型, 分析了各种封端系列的HOMO-LUMO能隙. 结果表明, 以给电子基团噻吩和吸电子基团噁二唑不对称封端作用于9,9 -螺双芴, 能使LUMO能量大幅降低, HOMO能量略有升高, 能隙明显变窄. 不对称封端低聚9,9 -螺双芴分子[T(SBF)_nO, n＝1～4]在相同计算水平下的全优化结果表明吸、给电子基团的电荷比随n的增大而递增, 揭示了给、吸电子基团间存在分子内电荷转移(ICT), 且这种电荷转移在低聚物中得到加强. 计算得到的电离势、电子亲和势、空穴抽取能、电子抽取能和重组能等相关能量, 证明了在主链上形成的载流子传输通道提高了空穴和电子传输的能力. 用TD-DFT和ZINDO方法计算了T(SBF)_nO (n＝1～4)的吸收光谱, 随着n的增大而激发光所需的能量减小, 光谱红移, 吸收强度增大|用CIS/6-31G(d)方法优化得到了不对称封端9,9 -螺双芴S₁激发态构型, 结果表明, 激发态的平面化程度比基态高.     

芴-硫芴共聚物的电子结构和光谱性质的理论研究

用DFT-B3LYP方法对低聚物(PF30T)_n [n(芴)∶n(硫芴)＝2∶1, 物质的量之比, n＝1～4], (PF50T)_n [n(芴)∶n(硫芴)＝1∶1, 物质的量之比, n＝1～4]体系全优化, 得到两系列低聚物的电离能(IP_(a,v))、电子亲和势(EA_(a,v))、空穴抽取能(HEP)、电子抽取能(EEP). 在此基础上用ZINDO和TD-DFT方法计算吸收光谱, 分析了两个系列的HOMO-LUMO能隙随着n递增的变化趋势及硫芴含量对低聚物电子结构和光谱性质的影响, 推断了高聚物的电子和光谱性质. 用ab initio CIS方法优化了低聚物的S₁激发态结构并分析了其与发射光谱的关系. 研究显示: 2,8位引入的硫芴基团, 破坏了链的共轭, 而且随着硫芴含量的增加, HOMO-LUMO能隙变大, 光谱蓝移; 激发态结构趋于共面化.     

含噻吩单元的硅芴共聚物的合成及其蓝色电致发光性能

将少量(摩尔分数为1%—3％)含噻吩的窄带隙单体和宽带隙硅芴单体进行共聚, 合成了聚{9,9-二己基-3,6-硅芴-co-[2,5-二(2-甲基苯撑-4-基)-噻吩]}和聚{9,9-二己基-3,6-硅芴-co-[2,5-二(2-苯撑-4-基)-噻吩]}两类硅芴共聚物, 通过紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱, 并制作聚合物发光二极管器件测试电致发光光谱等手段, 系统表征了两类硅芴共聚物材料的性能. 实验结果表明, 噻吩的加入形成了新的蓝色发光中心, 并且实现了从硅芴链段到含噻吩发光中心的有效能量转移. 通过增加发光中心结构的空间位阻来减小其共轭程度, 可以使聚合物的PL和EL光谱发生较大蓝移. 最终得到了效率为0.46%和色坐标(CIE)为(0.19, 0.16)的蓝光LED器件.     

给电子基团对吲哚染料电子结构和吸收光谱的影响

利用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT), 分别基于B3LYP和PBE1PBE方法研究了一系列含有不同给电子基团的吲哚染料分子(ID1-ID3)的电子结构和吸收光谱性质. 重点比较了不同电子给体对染料的分子结构、吸收光谱以及其在电池中的光伏性能的影响. 结果表明从ID1、ID2到ID3, 随着电子给体中苯环数目的增加, 吲哚分子上的共轭效应逐渐增大, 导致吲哚分子最高占据分子轨道-最低未占据分子轨道(HOMO-LUMO)之间的能隙变窄, 分子的吸收光谱发生红移. 染料分子的吸收光谱和LUMO能级分别影响染料的吸光效率和光电转化过程中电子的注入过程, 从而使其二者成为决定电池光伏性能的重要参数. 综合考虑上述两个参数对电池性能的贡献, 通过理论研究证实, 在ID1-ID3系列染料中, ID3具有较长的吸收谱带、较大的分子消光系数和合适的LUMO能级, 从而表现出最为优越的光伏性能, 这与实验得出的结论很好地吻合.     

9,9-二-(3-(9-苯咔唑基))-2,7-芘基芴的光电性质

芴类化合物作为有机电致发光材料近年来引起了人们的广泛关注, 其具有高亮度和高工作效率等性能. 本论文采用量子化学方法研究了一种新型的芴类发光材料, 9,9-二-(3-(9-苯咔唑基))-2,7-芘基芴的光电性质. 具体研究内容包括基态和激发态几何结构、前线分子轨道、能隙、电离能、电子亲和势、重组能以及吸收光谱和发射光谱等. 理论计算结果表明, 9,9-二-(3-(9-苯咔唑基))-2,7-芘基芴发射光谱为450.6 nm, 其在电致发光器件应用上是一种具有开发前景和实用价值的蓝光发光材料.     

基于苯并噻二唑和硅芴的一系列红光材料的载流子传输性质及荧光性质(英文)

用密度泛函理论(DFT)方法研究了基于苯并噻二唑和硅芴的一系列聚合物的基态和激发态结构、传输和荧光性质.聚合物的能隙、电离能、电子亲和势、最低激发能以及吸收光谱通过外推法得到.结果表明空穴、电子注入和传输性质受苯并噻唑在硅芴上的位置以及正丁基在噻吩上的位置影响很大.(SiF2-DHTBT1-m)n和(SiF1-DHTBT1-m)n(SiF和DHTBT分别代表硅芴和4,7-二(2-噻吩基)-2,1,3-苯并噻二唑)表现出较好的空穴和电子注入性质,而(SiF1-DHTBT1-o)n和(SiF1-DHTBT1-p)n的电荷注入性质较差.除(SiF1-DHTBT1-o)n外,聚合物的荧光光谱处于红光范围.     

侧链取代的芴苯共聚物的光电性质及其溶剂化效应研究

采用Suzuki偶联聚合的方法合成了一系列化学结构明确、侧基性质(长度、体积、给/吸电子性质)不同的Hairy-Rod型芴苯共聚物. 通过光谱、电化学和模拟计算等手段研究了苯环上不同性质的侧基取代芴苯聚合物的发光性质、电化学性质和溶剂化效应等, 同时研究了侧基性质的变化对这些物理性质的影响规律. 苯环上烷基侧链长度的改变对取代共聚物的光谱、电化学和发光效率等影响很小|而随着苯环上烷氧基侧链长度的增加, 聚合物的光谱稳定性逐渐增强, 荧光发射光谱中的0-1转变逐渐被抑制, 荧光发射半峰宽减小. 苯环上取代侧基的给/吸电子性质变化对聚合物的光电性能具有全面的影响, 改变取代侧基的给/吸电子性质可调节芴苯共聚物的发光颜色和HOMO, LUMO能级以及HOMO-LUMO能隙等, 因此, 通过引入不同性质的侧基可实现对此类聚合物光物理性能的调控. 溶剂的极性对聚合物溶液的光谱性质具有显著影响, 溶液光谱随溶剂极性的增大逐渐向长波移动. 当聚合物本身带有强极性基团时, 在强极性溶剂中将发生聚合物分子链与溶剂分子间的强极性相互作用, 从而会引起更复杂的结果.     

Optical absorption and emission properties of fluoranthene, benzo[k]fluoranthene, and their derivatives. A DFT study

Fluoranthene and benzo[k]fluoranthene-based oligoarenes are good candidates for organic light-emitting diodes (OLEDs). In this work, the electronic structure and optical properties of fluoranthene, benzo[k]fluoranthene, and their derivatives have been studied using quantum chemical methods. The ground-state structures were optimized using the density functional theory (DFT) methods. The lowest singlet excited state was optimized using time-dependent density functional theory (TD-B3LYP) and configuration interaction singles (CIS) methods. On the basis of ground- and excited-state geometries, the absorption and emission spectra have been calculated using the TD-DFT method with a variety of exchange-correlation functionals. All the calculations were carried out in chloroform medium. The results show that the absorption and emission spectra calculated using the B3LYP functional is in good agreement with the available experimental results. Unlikely, the meta hybrid functionals such as M06HF and M062X underestimate the absorption and emission spectra of all the studied molecules. The calculated absorption and emission wavelength are more or less basis set independent. It has been observed that the substitution of an aromatic ring significantly alters the absorption and emission spectra.     

线型和星型平面噻吩类低聚物衍生物分子结构及光电性质研究

运用密度泛函DFT B3LYP／6-31G(d)方法对线型(a)和星型(b)平面噻吩类低聚物衍生物分别进行了几何构型优化,并采用含时密度泛函TD-DFT B3LYP／6-31G(d)方法计算了其紫外吸收光谱．计算结果表明:用TD-DFT．方法计算体系的紫外吸收光谱值与实验数据吻合;通过对噻吩类低聚物衍生物分子几何结构和前线分子轨道能级的分析,并从理论上解释了线型(a)和星型(b)衍生物光谱性质的差异:后者与前者相比较吸收光谱发生红移,这是由于星型结构使其相应HOMO能级升高,电离能(IP)降低,成为很好的电子给体和空穴传输材料．     

共轭CN与非共轭CF3吸电子取代基对PPV类衍生物分子结构及光电性质的影响

运用密度泛函DFT B3LYP／6-31G(d)方法对CN和CF3吸电子基团取代的PPV类衍生物的三聚体进行了几何构型优化,并采用含时密度泛函TD-DFT、B3LYP／6-31G(d)方法计算了其相应化合物的紫外吸收光谱．通过对CN和CF3取代的PPV类衍生物的分子几何结构、前线分子轨道能级、电子云分布规律的分析,从理论上解释了共轭CN与非共轭CF3吸电子取代基对其光谱性质影响的差异：前者使相应PPV类衍生物的吸收光谱发生红移,后者则发生蓝移．计算结果还表明用TD-DFT方法计算该体系的紫外吸收光谱值与实验数据吻合得很好;另外引入CN和CF3基团之后,使其相应的PPV衍生物的LUMO能级降低,电子亲合势增加,都是很好的电子传输材料．     

Theoretical Study of the Molecular and Electronic Structures of CPDT-TCNQ and Its Difluoro and Dimethyl Derivatives

1 INTRODUCTION Since the discovery of one-dimensional metallic behavior of tetrathiafulvalene (TTF) with tetracyano- quinodimethane (TCNQ)[1], organic charge-transfer (CT) complexes and CT salts have been intensively studied in search of electrically conducting and superconducting properties[2 ～ 6] which are most unusual for an organic material. The most intriguing property is that it is excellent metal with conducti- vity similar to that of metals at room temperature[7, 8]. In these…     

四氢二嵌萘衍生物在不同环境中的电子结构及光谱特征的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP泛函和单激发组态相关方法(CIS)在6-31+G*基组水平下分别优化了四氢二嵌萘衍生物(THP)基态和第一单重激发态的结构,并在此基础上利用含时密度泛函理论计算了THP在不同环境中的电子结构和光谱性质.溶剂效应采用连续极化介质模型(PCM)计算.结构分析发现在酸性环境中,基态时THP二甲氨基上的N原子容易质子化.计算结果表明,尽管THP的第一单重激发态是一个电荷转移态,但是它本身并不发射双荧光.在酸性溶剂中,THP的双峰发射来源于两种物质:跃迁能为2.71eV的发射峰由激发的THP发射,而3.69eV的发射峰则来源于质子化的THP.根据计算结果,我们建议了THP在酸性溶剂中的激发与驰豫途径.理论预测的吸收和发射光谱与实验结果一致.     

Absorption and Fluorescence Emission Spectra of Molecules Containing Azo and/or Oxadiazole Units

The ground state structures of a series of organic molecules containing azo and/or oxadiazole units were obtained by means of density functional theory B3LYP/6-31G(d) method. The first singlet excited state structures were optimized by virtue of singlet-excitation configuration interaction CIS/6-31G(d) method. The absorption and fluorescence emission spectra were then evaluated via the time-dependent density functional theory B3LYP and PBE1PBE methods with 6-311++G(3df,2p) basis set. The calculation results show that compared with those of their parent molecules A-H, B-H, C-H, D-H, the absorption and emission wavelength values of all the derivatives show red shifts. The derivatives containing both the oxadiazole and methoxyl units are good candidates for longer absorption wavelength materials. The effects of azo, oxadiazole, and methoxyl units on the absorption and emission wavelength were discussed.     

苯并咪唑羧酸及其碱土金属配合物电子光谱性质的含时密度泛函及其概念密度泛函研究

用密度泛函理论(DFT)以及B3 LYlP泛函在6-311++G**水平上,对苯并咪唑羧酸(L)及其3种碱土金属配合物ML(M=Mg,Ca,Ba)的基态(S0)结构进行优化,用含时密度泛函理论(TD-DFT)在6-311++G**水平下计算其吸收光谱.用单激发组态相互作用(CIS)法在HF/6-31+G*上优化其最低激发单重态(S1)的几何结构,用ID-DFT B3IYP/6-311++G**计算其发射光谱.结果表明,配体L与M(Ⅱ)结合成ML后,随原子序数的增大(Mg相似文献   

萤火虫氧化荧光素及其衍生物的电子结构和光物理性质

通过密度泛函理论(DFT)的MPW3PBE泛函, 对萤火虫生物发光底物氧化荧光素及其衍生物进行了结构全优化. 计算了其电离能、 电子亲和势、 空穴抽取能、 电子抽取能、 空穴和电子重组能, 并评估了其空穴和电子传输能力. 采用含时密度泛函理论(TD-DFT)//MPW3PBE/6-31+G(d)方法计算了吸收光谱, 优化了最低单重态S₁, 研究了其荧光光谱, 进而考察了具有较高发光效率的氧化荧光素作为有机发光二极管(OLED)材料的可能性. 计算结果表明, 氧化荧光素及其衍生物可以同时作为电子传输层和发光层材料.     

Theoretical Studies on Electronic Spectrum Property of 2—（2—Hydroxyphenyl）pyridine Via Time—Dependence Density Functional Theory Method

The geometrical structures of 2-(2-hydorxyphenyl) pyridine(PP) and its protonation states were optimized by means of the B3LYP/6-31G(d) method.For all the selected systems,the existence of H-bond is in favor of the stability of the systems.On the basis of the optimized geometrical structures,their electronic spectrum properties were studied by time-dependent density functional theory(TD-DFT)methosd via a hybrid runction of B3LYP and 6-31G(d) basis set.The TD-DFT calculation result predicts the absorption spectrum of PP at 324nm (3.82eV),which is in very good agreement with the experimental value of 322nm (3.85eV)determined in solvent chloroform.The absorption spectra of the two protoation states both exert a red shift in various pH media.     

TD-DFT Study on the Electronic Spectrum Properties of 2,7＇-（Ethylene）- bis-8-hydroxyquinoline and Its Derivatives

The structures of 2,7＇-（ethylene）-bis-8-hydroxyquinoline and its derivatives were optimized at the ground states using ab initio HF and B3LYP methods. At the same time, the molecular structures of the first singlet excited state for 2,7＇-（ethylene）-bis-8-hydroxyqulnoline and its derivatives were optimized by CIS/6-31G（d）. The absorption and emission spectra based on the above structures were obtained by the time-dependent density functional theory （TD-DFT） by the B3LYP method with the 6-31G（d） basis set. The calculated results of luminescence originate from the electronic transition from the hydroxphenol ring of 8-hydroxyquinoline A to the pyridine ring of 8-hydroxyquinoline B. Their luminescence wave bands can be tuned by different substituents on the ligand of 8-hydroxyquinoline.