对苯二甲酸二苯酯类液晶化合物光谱和二阶非线性光学性质的理论研究

在密度泛函理论B3LYP/6-31G*水平上计算对苯二甲酸二苯酯类液晶化合物分子的几何结构、振动光谱、电子光谱和非线性光学性质, 分析讨论端接基对其光谱与非线性光学性质的影响. 结果表明, 端接基的引入对该类分子的几何结构影响不大. 烷氧基的链长对分子振动光谱的影响很小, 端基引入CN时, C＝O的伸缩振动频率蓝移9 cm^－1. TD-DFT计算表明, 最大吸收光谱源于分子中HOMO→LUMO的p→p*跃迁, 对应的最大吸收波长值在313～375 nm之间, 属于紫外区. 端接强供电子基团可以提高分子的二阶非线性光学性质.     

螺旋共轭分子2,2′-螺二茚-1,1′, 3,3′-四酮及其衍生物的二阶非线性光学性质与分子结构关系的研究

采用AM1和ZINDO系列方法研究了螺旋共轭分子2,2′-螺二茚-1,1′, 3,3′-四酮及其含氮衍生物的几何构型和各分子的稳定构型, 并以稳定构型为基础, 计算了这些分子的电子光谱、二阶非线性光学系数βμ, β0及电荷转移, 考察了取代基变化对βμ的影响. 计算结果表明, 所设计分子兼具较大的二阶非线性光学系数和较高的透过率, 有希望成为一类新型的二阶非线性光学材料.     

樟脑型β-二酮环金属铂配合物的电子光谱和二阶非线性光学性质的DFT研究

对标题化合物分子的理论研究表明,樟脑型β-二酮环金属铂配合物分子由基态到第一,第二激发态的π→π^*跃迁伴随MLCT电荷转移。β-二酮羰基环上引入供电基-CH₃,-C₆H₅与吸电基-CF₃,-C₃F₇的最大吸收波长分别位于374～410 nm范围,位于近紫外区。β-二酮羰基环上和配体苯环上引入供电子基团,樟脑型β-二酮环金属铂配合物分子显示更良好的非线性光学性质。     

氨基酸桥联手性双卟啉的二阶非线性光学性质研究

采用半经验量子化学PM3方法对系列氨基酸桥联双卟啉1, 2, 3, 4及其锌配合物进行了几何结构优化, 并用TDHF/PM3方法计算了其静态二阶非线性光学系数. 计算结果表明, L型-氨基酸桥联双卟啉及其锌配合物具有右手螺旋结构特征. 在电偶极近似下, 不同手性氨基酸侧链基团R对分子的总体二阶非线性光学系数β和βHRS的影响不大, 但对二阶非线性光学系数的手性分量βxyz却有显著影响. βxyz与螺旋结构参数r2ζ/L4成正比关系, 符合手性分子二阶非线性光学响应的单电子螺旋模型理论. β张量分析表明, 此类分子表现为以八极为主、 偶极为辅的多极分子, 卟啉环与锌离子的配位有利于增加二阶非线性光学响应的偶极分量和手性分量βxyz.     

含1,3-方酸苯螺旋共轭分子的设计及其电子光谱和非线性光学性质的理论研究

以量子化学半经验方法PM3优化构型为基础,利用INDO/CI方法研究了嵌入1,3-方酸的苯螺旋共轭分子的电子光谱,同时利用INDO/CI-SOS程序计算了它们的二阶非线性光学系数β_ijk和β_μ值,从而探索分子结构与电子光谱及非线性光学性质的关系.理论计算结果表明:在苯螺旋共轭分子中适当地嵌入方酸后,其二阶非线性光学系数增大.与苯螺旋共轭分子和1,3-方酸的比较表明,方酸环处于左端的体系有很好的二阶非线性光学性质,可能成为较好的光学材料.     

(二噻吩[3,2-b:3',2'-d]环戊烷-4-亚基)C60中的分子轨道相互作用及其电子光谱和二阶非线性光学性质

在ZINDO方法基础上,按完全态求和(SOS)公式编制了计算分子二阶非线性光学系数β的程序.研究了(二噻吩[3,2-b:3',2'-d]环戊烷-4-亚基)C₆₀中的分子轨道相互作用,计算了该分子的电子光谱和二阶非线性光学系数卢,前者与实验结果吻合较好,后者属于理论预测性质.     

8-羟基喹啉过渡金属配合物电子光谱和二阶非线性光学性质的 DFT研究

使用含时密度泛函理论(TDDFT)B3LYP方法计算了IB, IIB, VIIIB过渡金属与8-羟基喹啉络合(MQ)后, 配合物的电子光谱以及二阶非线性光学性质. 结果表明, 掺杂过渡金属后, 形成络合物的能隙值减小100～150 kJ/mol, 最大吸收波长红移150～200 nm左右. 电子从基态到激发态的跃迁主要为p→p*, n→p*跃迁, 属于LLCT, MLCT过程. IB的络合物MQ以及VIIIB的络合物MQ3表现出良好的非线性光学性质.     

洛汾碱衍生物的电子结构及光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G*方法,对4种洛汾碱类化合物的几何构型进行了优化,在此基础上计算分子的电子结构,并结合有限场FF方法研究了二阶非线性光学(NLO)性质.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对上述化合物分子进行吸收光谱的研究.研究表明在4,5-二-苯基-2-对甲酰苯基咪唑生色团中4,5苯环上引入硝基和3位N原子引入苄基改变分子的共轭平面,使二阶非线性极化率总有效值(βtot)减小,吸收峰总体蓝移.同时还发现,在CH2Cl2溶剂中a和c分子的λmax主要来源于HOMO→LUMO的π一π*跃迁,b和d分子的λmax主要来源于HOMO→LUMO+2的π→π*跃迁.     

7-吡啶吲哚同分异体结构与电子光谱性质的理论研究

运用密度泛函理论对7-吡啶吲哚可能存在的构型进行优化,计算异构体的几何构型、电子结构、前线分子轨道;应用含时密度泛函理论计算了异构体b,c和e的电子光谱性质以及溶剂效应对光谱性质的影响.结果表明,溶剂极性的增加使b的电子光谱蓝移,而c和e的电子光谱红移,且溶剂极性对最大吸收波长影响幅度较小.前线分子轨道分析,表明该类化合物的主要吸收光谱主要对应于分子中的HOMO→LUMO电子跃迁,且为π→π*跃迁.     

(4,5-二氮杂-9-亚芴基)碳60中的分子轨道相互作用及其电子光谱和二阶非线性光学性质

在ZINDO方法基础上,按完全态求和(SOS)公式编制了计算分子二阶非线性光学系数β的程序.研究了(4,5-二氮杂-9-亚芴基)碳60中的分子轨道相互作用,计算了该分子的电子光谱和二阶非线性光学系数,前者与实验结果较好地吻合,后者属于理论预测性质.     

新型双重电荷转移分子的二阶非线性光学性质的 理论研究

以INDO/SCI方法为基础,按完全态求和(SOS)公式编制了计算分子二阶非线性光学系数β~i~j~k和β~μ的程序。研究了1,2-二氨基-4,5-二硝基苯1和其异构体1,3-二氨基-4,6-二硝基苯2的电子光谱和二阶非线性光学性质。计算表明分子1具有与分子2几乎相等的二阶非线性极化率。但由于分子1的偶极矩明显大于分子2的,故分子1的μβ值比分子2的μβ值大的多。在此基础上,研究了2,3-二(β-苯乙烯基)-5,6-二氰基吡嗪和2,3-二(β-噻吩乙烯基)-5,6-二氰基吡嗪和2,3-二(β-噻吩乙烯基)-5,6二氰基吡嗪衍生物的电子光谱和二阶非线性光学性质。结果表明,这些化合物均具有两个相距很近的强吸收峰,它们对β值的呈加和模式。由于这类化合物特征吸收峰均位于413nm以下且具有大的μβ值,所以,它们是一类很有前途的二阶非线性光学候选材料。     

新型铕双β-二酮红光材料的合成与发光性质

通过分子设计,合成了一种新颖的双β-二酮有机配体9-乙基-3,6-二（乙酰基-3-苯甲酰基）咔唑（H2L）及其铕配合物,红外光谱和电子光谱表明Eu^3＋与H2L发生配位。配合物的溶液荧光光谱不仅有613 nm处的中心离子Eu^3＋的特征红光,属^5D0→^7F2跃迁带,还有445nm处配体的宽带蓝色发光,属H2L^＊→H2L跃迁带,而配合物的光致发光光谱只有611 nm处为中心离子Eu^3＋的特征红光,属^5D0→^7F2跃迁带,峰形尖锐,半峰宽仅7 nm,单色性好,表明该固体铕双β-二酮配合物是一种潜在的红色发光材料。     

具有聚酰胺结构特征的有机非线性光学材料的分子设计

有机非线性光学材料具有非共振系数大,响应时间短,光损伤阈值高等优点,是当前材料科学的重要前沿课题之一,[1-2].目前主要采用改变取代基性质和共轭长度等方法来优化非线性光学极化率和透光性之间的关系[3-4].本文设计了一种新的结构,即在共轭链上含有多个交替排列的供电基团(D)和吸电基团(A),运用量子化学方法研究了这种聚酰胺分子的结构,非线性光学性质和电子光谱,发现它们的非线性光学系数随链长增大,而电子吸收波段并不发生红移.     

二阶非线性光学活性分子——咪唑类衍生物的设计与性质的理论研究

采用B3LYP方法在6-31G*水平上优化了6种F,Cl和Br取代的咪唑类衍生物分子几何构型,在此基础上采用TD-DFT的方法计算了它们的前线轨道能级和电子光谱,并用CPHF方法研究了此类衍生物二阶非线性光学系数性质.计算结果表明:此类化合物具有平面结构,共轭性较强;分子内设计的推拉电子基团增强分子内电荷转移,使前线分子轨道间的电子跃迁更容易;各体系具有较大的vβec和良好的透明性;咪唑环的引入增强了体系的热稳定性.这些结论对分子设计具有一定的指导意义.     

咪唑修饰的卟啉及其锌、铜配合物的合成和非线性光学性质

合成了一种新型咪唑修饰的卟啉(1)及其锌、铜配合物(2、3). 通过核磁共振氢谱(1H NMR)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、电喷雾质谱(ESI-MS)及元素分析等多种谱学方法对其结构进行表征. 卟啉环流效应对侧链咪唑芳环的影响导致咪唑环上三个氢原子的化学位移向高场移动, 且卟啉的紫外-可见光谱的Soret带发生裂分. 采用分子模拟方法得到的自由卟啉最低能量构象与光谱分析结果一致, 即侧链咪唑环位于卟啉环上方. 同时, 利用Z-扫描技术对卟啉及其锌、铜配合物的三阶非线性光学性质进行了研究, 结果表明: 卟啉及其锌、铜配合物均具有很强的反饱和吸收性质, 且铜卟啉的非线性光学性质强于锌卟啉的.     

5,12-二硫杂-7,14-二氮杂-5,7,12,14-四氢并五苯及其相关化合物二阶非线性光学性质的理论研究

在ZINDO方法基础上,按完全态求和(SOS)公式编制了计算分子二阶非线性光学系数β_ijk、β_u的程序.研究了不同取代基在5,12-二硫杂-7,14-二氮杂-5,7,12,14-四氢并五苯侧环取代衍生物及相关化合物的结构、光谱和二阶非线性光学性质。结果表明:侧环上取代推、拉电于基团对增大二阶光学非线性都有利;分子共平面,共轭作用强,对增大二阶光学非线性有利.     

噻唑类生色分子的电子光谱和非线性光学性质

在B3LYP/6-31+G*水平上对八种噻唑类生色分子的电子光谱与二阶非线性光学性质茁进行计算研究. 结果表明, 含羟乙基、烷氧乙基、氟乙基和氨乙基活性基团的噻唑类分子具有大的β值, 为1.6×10-28 esu左右, 与实验结果基本一致. 气相中的最大吸收波长λmax位于480-488 nm范围内. 含羟乙基活性基团的噻唑分子, 随溶剂极性增大, λmax有红移趋势.     

硝基取代亚酞菁衍生物的电子光谱和非线性光学性质的理论研究

在AM₁方法优化的几何结构基础上,用INDO/CI-SOS方法深入探讨亚酞菁(C₂₄H₁₂B₁Cl₁N₆)的硝基取代对体系的电子光谱和二阶非线性光学性质的影响.结果表明,吸电子取代基和取代基的共轭链的增长对亚酞菁的分子结构和电子光谱的最大吸收峰影响很小,但对非线性光学性质都有较大影响,随着共轭链的增长,二阶非线性光学系数大幅度增强.未被取代的亚酞菁的β₀计算值与实验值十分相符,分别为-0.73×10^-28和-0.70×10^-28esu,共轭链最长的硝基取代化合物β₀值增大到-1.47×10^-28esu,增加约近1倍.     

氮杂联苯乙烯系列衍生物的二阶非线性光学性质的理论研究

新型高非线性光学活性生色团分子的设计与探索已成为近来工作的焦点 [1] .化学家们 [2～ 9]研究了大量具有π电子结构和有分子内电子转移的有机化合物如推拉苯乙烯、 Schiff碱、偶氮苯、取代吡啶、噻吩乙烯等体系的二阶非线性光学特性 ,发现这些推拉共轭体系的共轭链长增加均导致二阶非线性极化率 β增大 ,紫外光谱红移 ,透明性降低 .本文研究推拉氮杂苯乙烯及二苯乙烯系列衍生物的二阶非线性光学性质 .结果表明 ,对于苯乙烯和二苯乙烯衍生物 ,引入嘧啶环既提高了二阶非线性光学系数 ,又不影响材料的透明性 ,是很有前途的二阶非线性光学候…     

（二噻吩[3,2—b：3‘,2’—d]环戊烷—4—亚基）C60中的分子轨 …

在ＺＩＮＤＯ方法基础上，按完全态求和公式编制了计算分子二阶非线性光学系数β的程序。研究了（二噻吩「３，２－ｂ：３‘，２’－ｄ」环戊烷－４－亚基）Ｃ６０中的分子轨道相互作用，计算了该分子的电子光谱和二阶非线性光学系数β，前者与实验结果吻合较好，后者属于理论预测性质。