面向有机光电材料的电子激发态结构与过程的计算方法

共轭聚合物与有机分子材料中的电子激发结构与过程决定了材料的光电功能：根据Kasha规则,低能级激发态的排序决定能否发光;最低激发态至基态的辐射跃迁与无辐射跃迁之间的竞争决定了发光效率,后者主要由非绝热耦合（声子作用）决定;电荷激发态载体的传输由电子分布与振动耦合或杂质和无序的散射弛豫过程决定．本文针对有机功能材料的发光性能,介绍两种理论方法的研究进展,即可用于计算共轭聚合物激发态结构的量子化学密度矩阵重整化群方法和计算发光效率的多模耦合无辐射跃迁速率方法．这些方法被应用于有机功能材料的性能预测和分子设计中．     

激发态分子内质子转移(ESIPT)有机分子的合成与光致发光性能的综合实验*

介绍了一个综合化学实验:激发态分子内质子转移(Excited-State Intramolecular Proton Transfer,ESIPT)有机分子的合成与光致发光性能研究。在本实验中,学生将学习并掌握该类有机分子的制备方法以及表征手段。同时学生也将进一步加深对荧光基本原理的理解,以及更深入地掌握荧光光谱仪的使用以及学习常见的光物理性质相关数据的测试方法。通过在不同溶剂条件下测试荧光光谱,让学生能更直观地了解溶剂变色发光效应并思考成因。     

取代效应对脂滴检测NAPBr染料分子的双光子吸收和激发态性质影响的理论探究（英文）

双光子荧光染料分子在生物医学成像中具有广阔的应用前景,但取代效应对分子结构以及光物理性质影响的探求相对匮乏.本文设计并研究了一系列脂滴检测染料分子,分析了分子的光学性质以及无辐射跃迁等.通过分子内弱相互作用和电子-空穴布居分析,阐述了其内在机理.结果表明,所研究的分子均具有优良的光物理性能、高效荧光量子产量、大的斯托克斯位移以及显著的双光子吸收截面等.本工作合理地解释了实验现象并阐述了取代效应对脂滴检测NAPBr染料分子的双光子吸收和激发态性质的影响,这为设计新型的高效有机分子提供了理论指导.     

四氰基乙烯—四甲基乙烯体系光诱导电子转移的溶剂效应及电荷分离激发态研究

用从头算方法,在HF/6-31 G^**和CASSCF（8,8）/6-31G^*基组水平上对四氰基乙烯与四甲基乙烯间电子转移的溶剂效应及电荷分离激发态进行了理论计算与研究。通过对给、受体各种几何构型的优化,计算了孤立给、受体之间的电荷分离反应热。在假定碰撞络合物形成过程中给、受体内部结构不发生变化的前提下,通过优化给、受体中心间距的方法,找出了络合物的稳定构型。计算了水溶剂及二氯甲烷溶剂中两种稳定构型络合物的电荷分离激发态,计算结果表明光激发可以直接导致体系的电荷分离。     

染料敏化TiO2纳晶体系激发态振动相干效应对光致电子转移速率的影响

基于激发态电子占有率表达式和Frank-Condon 因子唯象公式, 当染料激发态振动能级单模振动频率为0.2 eV和TiO₂纳晶半导体导带宽为1.4 eV时, 从理论上研究了取不同重组能、注入能级位置和初始振动波包时激发态振动能级间振动相干效应对光致电子转移速率的影响. 与文献的理论结果比较, 证实了唯象公式的合理性, 其相关修正参数分别为A=16, B=0.4735, C=0.1. 本文的工作将为进行光致电子转移速率的实验研究和染料敏化太阳能电池的应用研究提供理论基础和指导.     

离子对内电子转移型染料阴离子-鎓盐阳离子光敏体系中的溶剂效应和结构效应

本文研究了溶剂效应和结构效应对染料碘(钅翁)盐光物理,光化学性质的影响.观察到在溶剂中离子对可以各种形式存在,如紧密离子对、溶剂分隔离子对或溶剂化的自由离子.溶剂的极性不仅影响各种存在形式的光谱性质,而且影响它们之间的平衡关系,进而影响离子对体系的物理化学性质.染料母核和碘(钅翁)阳离子的结构均对离子对体系的性质有影响.光诱导电子转移反应的热力学驱动力越大,反应速度越快.用分子模拟技术(Molecular Modeling)对离子对体系的立体结构进行了研究,为理解离子对体系的各种物理化学行为提供了重要的参考.     

菁染料在TiO2胶体表面光诱导的电子转移

本文用紫外-可见光谱及荧光光谱研究了吸附在TiO₂胶体表面上的染料1,1'-二乙基-3,3'-二磺丁基-5,5'-二氰基咪碳菁与胶体间发生的光诱导电子转移过程。荧光实验表明,菁染料荧光发射强度随着体系中TiO₂胶体浓度的增加而降低,这是由于电子从染料的激发单重态注入到TiO₂的导带所致。通过染料荧光寿命的测定得到光诱导电子转移速率常数K_et约为4×10₈s^-1。     

呫吨染料与给体和受体之间光致分子间和分子内的电子转移反应

合成了一些电子给体,电子受体和含呫吨染料的二元化合物.在激发染料时,测定和计算了染料与给体和受体之间的光致分子间和分子内的电子转移的速率常数和效率.发现激发的呫吨染料可与多种,其中包括很弱的给体和受体之间进行有效的光致电子转移反应.分子间的反应速率常数受扩散控制,有浓度的影响.闪光光解的实验表明,在浓度较低时,主要是通过染料的三重激发态来进行的.如存在异种电荷,则产生静态猝灭.分子内的光致电子转移反应与溶液的浓度无关,可从染料的单重激发态直接有效地进行.     

反相液相色谱中一些染料的结构与保留值的关系

引言 Horvath用疏溶剂理论解释反相液相色谱(以下简称RPLC)的保留过程。他认为流动相在RPLC的过程中起主要的作用,亦即被冼脱物的疏水效应或疏溶剂效应是保留的推动力。Brauman,Haky及Youllg,Hammer,Gago叙述了表示溶质疏水度的logP与在RPLC上测得的容量因子logk′之间的相关关系,可由溶质的logP值     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响 V: 1,3-二萘基丙烷在不良溶剂中的分子构象和激基缔合物的形成

本文研究了1,3-二(α-萘基)丙烷(ααDNP)和1,3-二(β-萘基)丙烷(ββDNP)在乙二醇-水(EG-H2O)混合溶剂中的吸收光谱、荧光光谱以及时间分辨荧光光谱, 发现在-196至60℃范围内, 疏水效应使ααDNP和ββDNP分子采取两个萘环彼此靠近相互平行的构象, 并且两个萘环间有很强的相互作用, 形成基态配合物(二聚体), 受激后只显示二聚体荧光. 高于60℃, 二聚体分解, 受激后显示单体和激基缔合物荧光.     

ω-对联苯基多亚甲基羧酸4-[5'-对联苯基 二唑基-2']-苄酯的分子内能量传递的研究

合成了几个ω-对联苯基多亚甲基羧酸4-(5'-对联苯基 二唑基-2')-苄酯及其模型化合物2-对甲苯基-5-联苯基-1,3,4- 二唑。测试了它们的紫外吸收光谱和荧光发射光谱, 用稳态荧光光谱方法, 测定了双荧光团化合物的分子内能量传递效率和模型化合物分子间能量传递效率进行了比较, 光谱数据表明分子内能量传递效率可达100%, 另外在相同浓度下测定了双荧光团化合物和模型化合物的磷光光谱, 比较测得的荧光光谱和磷光光谱的强度, 结果相互符合, 同时也测定了给体、受体以及双荧光团化合物的荧光寿命及磷光平均寿命, 根据稳态荧光光谱数据, 计算了能量传递的临界距离R0及能量传递的速率常数kT。     

聚电解质对离子型染料形成激基缔合物和能量传递的增强作用

在水溶液中聚苯乙烯磺酸钠(Napss)可以增加离子型染料吖啶橙和吡红的局部浓度,从而显著地促进吖啶橙形成激基缔合物,增大吖啶橙-吡红能量传递效率.在10^-^4mol.dm^-^3Napss存在下,形成吖啶橙激基缔合物的速率常数比Napps不存在时增大两个数量级,而离解常数小一个数量级.表明在聚电解质存在下,两个吖啶橙分子在基态时相互靠近处于液基缔合物的构型.加入小分子电解质可阻止染料形成激基缔合物.     

六氟化铀振动激发态的紫外吸收变化

本文以脉冲CO2激光激发SF6分子,经碰撞V-V传能产生UF6振动激发态,在波长220-330nm范围内研究其紫外吸收瞬时变化.在静态池的条件下,分别测定了脉冲CO2激发能量以及SF6和UF6的分压对紫外吸收变化的影响,曾对2.0TorrSF6和2.0TorrUF6混合气体在激光脉冲能量为160mJ时,振动受激的UF6分子的紫外吸收变化与波长的关系作了研究,发在在240,248,290和313nm处有明显的吸收变化的峰值,这可能系几种不同的高振动态SF6分子的吸收截面的变化所引起的.     

酚蓝系列分子非线性光学性质的INDO/CI研究

在AM1和INDA/CI方法的基础上,按完全态求和公式自编了计算二阶非线性光学系数β~ijh的程序,并对酚蓝系列分子,考察了苯环取代基变化及不同原子闭环对二阶光学非线性的影响.苯环上引入推电子基团对增大β有利,引入吸电子基团对增大β不利;闭环形成三环体系对增大β有利.对上述结果所反映的规律性在微观上进行了解释.     

吡啶酮系偶氮染料腙体结构中亚胺基质子的交换和解离动力学

吡啶酮系偶氮染料腙体结构中, 亚胺基质子能与水分子中的质子发生交换和解离。用核磁双共振实验测定了交换速率(ka)和活化能(E0)。两者均与染料结构、pH值、温度、溶剂性质和水含量等因素有关。在重氮和偶合组分一的亲电取代基和溶液中的碱都能促进交换反应。本文进一步解释了该系列染料的变色机理和染料具有不同的pH值。