具有扩展π共轭桥的D-π-A结构的染料LB膜的光电转换性质研究

合成了具有扩展π共轭桥的两亲性D－π－A染料,N－十八烷基－2－[(4-N,N‘-二甲基胺苯基）－1,3－丁二烯基]吡啶盐碘化物（BEP2）,通过Brewster角显微镜观察了BEP2在空气／水界面上的成膜行为,运用Langmuir-Blodgett技术将它转移到ITO（indium-tin-oxide)导电玻璃上,在传统的三电极体系中测定其光电转换性质,研究了氧化还原物质、偏压和光强等因素对它的影响,发现其比母体染料N－十八烷基－2－[(4-N,N‘-二甲基胺苯基）乙烯基]吡啶盐碘化物（EP2）具有更高的光电转移效率。     

给体和受体取代的苯乙烯衍生物的π-π相互作用

具有电子给体山)和电子受体的给－受体(D－。－A)分子,由于在光诱导下可以产生分子内电荷转移(ICT)激发态,可作为非线性光学和光电转换等材料[”’j．D－。A分子由于共轭体系一端是推电子取代基,另一端是吸电子取代基,所以其HOMO能级较高,LUMO能级较低[”门,在基态容易发生 HO－     

“推拉”型Schiff碱染料LB膜二阶非线性光学性质的研究

具有非线性光学性质（NLO）的“推拉”型结构分子由于在光学通讯、电光器件和激光扫描等光电子领域中具有潜在的应用价值,近十几年已被广泛研究。这类分子的典型结构为D－π-A（D为电子给体,A为电子受体,π为共轭体系）,容易发生分子内的电荷转移而具有大的分子超极化率,有机分子的结构与二阶非线性光学性质（SHG）的相关性在理论和实验方面已有研究,但不同取代位置的电子受体对SHG垢影响的报道则较少。     

有机及金属有机苯乙炔树状分子体系的非线性光学性质的理论研究

应用密度泛函理论研究了一系列有机及金属有机苯乙炔树状分子的激发态性质和非线性光学性质。计算的电子吸收光谱显示这些树状分子均在低能区域有一个最强的吸收;此外,金属有机体系的吸收光谱和有机体系相比发生了明显的红移。响应性质的计算结果表明共轭体系的扩展和金属有机基团的引入都使得苯乙炔树状分子的非线性光学极化率显著增加,尤其是含Ru体系,其β和γ值呈数量级增长。对于有机体系和含Pd体系,发生在共轭体系内部的π→π*电荷跃迁是产生分子一阶和二阶超极化率的主要原因。而含Ru体系相当大的非线性响应则主要起源于Ru的轨道到共轭体系的π*的跃迁,同时与Ru相邻的C≡C到共轭体系的π→π*跃迁起着辅助贡献。     

“推拉”型希夫碱染料的光化学和光电化学性质

合成了一种光降解的两亲性希夫碱染料,（Ｅ）－Ｎ－十八烷基－２－「２－（４－Ｎ,Ｎ－二甲基氨基苯基）胺烯基」吡啶碘化物（ＰＮ２）,考察了它的成膜性能,并成功地应用ＬＢ膜技术将其转移到石英基片或ＩＴＯ电极上形成单层膜,对其光化学和光电化学性质的研究表明：它是一个具有二阶非线性光学性质（ＳＨＧ）和光电响应性质（ＰＥＣ）的可降解有机染料,化合物ＰＮ２单层ＬＢ膜的宏观二阶非线性系数Ｘｚｚｚ＾（２）为１４５．     

额外电子受体功能化的C216基敏化剂光伏性能理论研究

通过向C216染料中插入额外电子受体的分子设计策略,设计了5个具有D-A-π-A结构的新染料,利用密度泛函理论计算和Marcus电荷传输模型研究了其结构、电子、光学及光伏性质．结果表明,插入额外电子受体可以稳定LUMO能级、缩小HOMO-LUMO能隙及显著红移染料的光吸收峰．基于对电子注入/复合速率和效率的估算,预测C216染料在标准光辐射下(100mW·cm^-2)的光电转换效率(PCE)约为7.85%,与实验测量值7.70%非常接近,证明本文所用计算方案是可靠的．采用同一方案,预测所设计染料A4/A5的PCE值高达14.29%/15.47%,约为C216的1.82/1.97倍,说明染料A4和A5是潜在的高性能染料候选物,值得进一步实验研究．     

AπDπA型咔唑衍生物三阶光学非线性的Z-扫描研究

合成了6个新型AπDπA型3,6-二取代咔唑多极生色分子, 用红外光谱、核磁共振等对其结构进行了表征. 用Z-扫描方法研究了这些分子的三阶非线性光学性质. 实验结果表明, 这些分子具有较大的三阶极化率, 延长共轭链长度, 增加电子受体强度, 引入芳香杂环, 都能增强分子内电荷转移, 这种效应增加了分子的跃迁矩, 使三阶极化率增大.     

N-亚苄基苯胺衍生物的非线性光学有限场/AM1计算

利用有限场／ＡＭ１方法对具有Ｄ－π－Ａ结构的Ｎ－亚苄基苯胺衍生物的一阶极化率、非线性光学二阶和三阶极化率进行了计算,并考察和讨论了不同取代基对分子的非线性光学性质的影响。     

推、拉电子基团对水杨醛缩胺分子电子结构和非线性光学性质的影响

采用量子化学半经验FF／PM3方法,讨论了水杨醛缩苯胺分子中两苯环的对位被推、拉电子基团取代后,体系电子结构和非线性光学性质的变化,考查了分子电子结构对非线性光学性质影响的微观本质,得到的具有给体－共轭桥键－受体型结构的水杨醛缩苯胺分子应显示良好的非线光学性质。     

吡啶及其—NH_2,—NO_2单双取代衍生物的非线性光学性质的理论研究

对吡啶及其—ＮＨ２, —ＮＯ２ 单双取代衍生物的非线性光学性质进行了理论研究,采用ＦＦ／ ＰＭ３,ＦＦ／ ＡＭ１,ＣＰＨＦ／ ＰＭ３ 等不同方法对体系进行系统比较．计算结果表明,这类化合物具有很好的非线性光学性质,其中分子２－ＮＨ２－ ５－ ＮＯ２ － Ｐｙ 的二阶和三阶非线性光学系数最大     

用有限场和耦合微扰方法对N—氧化吡啶及其—NH2,—NO2单？…

用ＦＦ／ＰＭ３,ＦＦ／ＡＭ１,ＣＰＨＦ／ＰＭ３方法,对Ｎ－氧化吡啶及其－ＮＨ２,－ＮＯ２单双取代衍生物体系的非线性光学性质进行了理论研究。结果表明,这类化合物具有很好的非线性光学性质,其中２－ＮＨ２－５－ＮＯ２－Ｐｙ－１－Ｏ和２－ＮＨ２－４－ＮＯ２－Ｐｙ－１－Ｏ的二阶非线性光学系数均很大,而２－ＮＨ２－５－ＮＯ２－Ｐｙ－１－Ｏ三阶非线性光学系数最大,且略大于１－ＮＨ２－４－ＮＯ２－Ｐｈ。     

N-亚苄基苯胺衍生物的非线性光学有限场/AM1计算

利用有限场/AM1方法对具有D-π-A结构的N-亚苄基苯胺衍生物的一阶极化率、非线性光学二阶和三阶极化率进行了计算,并考察和讨论了不同取代基对分子的非线性光学性质的影响。     

N-取代螺旋共轭化合物非线性光学性质的理论研究

以量子化学半经验AM1方法优化几何构型为基础，采用FF／AMl和INDO-SOS方法计算了N-取代螺旋共轭化合物的非线性光学系数，讨论了N原子不同取代位置对螺旋共轭体系结构、电子光谱、非线性光学系数的影响．计算结果表明，N杂原子的引入可改善体系的非线性光学性质，所设计的分子具有较大的二阶非线性光学系数和较好的透明性．     

苯衍生物二阶非线性光学性质的量子化学研究

本文采用引入外场微扰的CNDO/S—CI方法,计算了一系列苯衍生物的分子二阶非线性光学系数,探讨了取代基的电子性质、取代位置及取代基数目对分子二阶非线性光学系数的影响.结果表明;取代基的供电能力越强,分子的二阶非线性光学系数越大.D,A对位二取代苯和1—D,2.4—A,A三取代苯具有较高的非线性光学效应,苯衍生物中取代基数目为3时分子具有最佳的非线性光学效应.文中还对上述结论给出了初步的理论解释.     

多烯和花菁染料分子设计及其非线性光学性质研究进展

根据一种新的增强分子非线性光学性质的设计思想 ,讨论了多烯和花菁染料的结构和性质关系 ,综述了这类染料的非线性光学性质及其应用进展 ,并对有机非线性光学材料的发展前景进行了预测。     

9-[(4,5-二硫十六烷基)-1,3-二硫环戊烯-2-亚基]-10(9H)-蒽酮的合成及光电性质研究

一种新的具有D-π-A体系的有机分子9-[(4,5-二硫十六烷基)-1,3-二硫环戊烯-2-亚基]-10(9H)-蒽酮(d)被合成.通过1HNMR,13CNMR,IR,TOFMS进行了表征,确定了其结构.利用电化学装置对该体系进行了光电流响应测试,产生的光电流相对稳定、可逆,说明该体系具有明显的光电转换性质.运用Gaussian03量子化学程序包,采用B3LYP密度泛函(DFT)的方法,在6-31G(d)水平上优化了其基态几何结构,得到的几何参数与实验结果基本吻合.研究结果表明,体系中存在着分子内的电荷转移.     

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…     

苯并噻二嗪衍生物电子结构和非线性光学性质的研究

运用量子化学PM3方法，对苯并噻二嗪几种衍生物的几何构型、电子结构和前线分子轨道成分进行了分析，研究了电荷分布规律。同时，基于体系中电子转移的特点，利用有限场FF方法探讨了其非线性光学性质的变化。结果表明，苯并噻二嗪分子具有较好的二阶非线性光学性质，并可能成为一类良好的光学材料。     

杂环戊二烯作为π-桥调控锌卟啉染料光电性能的理论研究

为了研究杂环戊二烯作为π?桥对锌卟啉染料光电性能的影响,在染料YD2?o?C8的基础上,通过引入含有不同杂原子的杂环戊二烯作为π?桥设计了6种新型锌卟啉染料。采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD?DFT)方法对染料的前线分子轨道、吸收光谱和电子-空穴分离特性进行研究。结果表明,与染料YD2?o?C8相比,杂环戊二烯的引入可以提升卟啉染料的光电性能,且改变杂原子可以调控卟啉染料的光电性能。对杂环戊二烯性质与卟啉染料光电性能的相关性研究发现,杂环戊二烯的最低空轨道能级与卟啉染料光电性能之间具有较好的线性关系。杂环戊二烯的接受电子能力越强,相应卟啉染料的光电性能越好。硅杂环戊二烯由于具有最强的接受电子能力而使相应的卟啉染料具有最宽的光谱吸收范围以及最强的分子内电荷转移能力。     

偶氮苯侧链结构对聚丙烯酸酯三阶非线性光学性能影响

设计合成了一系列含偶氮苯非线性生色团的丙烯酸酯,并采用溶液聚合法合成了功能化的聚丙烯酸酯,利用FTIR、NMR、UV等对化合物的结构进行了表征,证实得到了指定结构的化合物.利用Z扫描技术对合成的聚丙烯酸酯的非线性光学性能进行了研究,通过对聚合物的非线性光学吸收拟合,计算得到非线性吸收系数β和三阶非线性系数χ(3),并探讨了取代基生色团分子结构与高分子三阶非线性光学性能的关系,结果显示增大侧链生色团π电子离域长度或强DπA(推拉基团)结构均可有效提高聚合物的三阶非线性光学性能.