新型雙光子吸收材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的理論研究.pdf

1、20世紀(jì)下半葉，激光器產(chǎn)生以后，一門重要的分支學(xué)科—非線性光學(xué)出現(xiàn)。由于有機(jī)分子擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如介電常數(shù)低、響應(yīng)快等，促使相關(guān)人員的注意力從無(wú)機(jī)分子逐漸轉(zhuǎn)移到有機(jī)分子上來(lái)，使得有機(jī)非線性光學(xué)材料成了一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。近期，人們主要以量子化學(xué)作為理論導(dǎo)向來(lái)展開(kāi)對(duì)有機(jī)分子光學(xué)性質(zhì)的研究，經(jīng)過(guò)大量而不懈的努力，人們建立了有機(jī)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，它不僅可以解釋和預(yù)測(cè)分子材料的各種非線性光學(xué)性質(zhì)，還能根據(jù)它設(shè)計(jì)出新型分子材料，為實(shí)驗(yàn)合成

2、作指導(dǎo)。目前來(lái)看，理論上的研究主要在于尋找和設(shè)計(jì)新型有機(jī)分子，越是新構(gòu)型分子越能引起研究人員的興趣。在化學(xué)上，同分異構(gòu)現(xiàn)象很常見(jiàn)，近年來(lái)，人們開(kāi)始對(duì)分子雙光子吸收性質(zhì)的異構(gòu)效應(yīng)展開(kāi)研究，這一領(lǐng)域才剛剛萌生，有待于我們更加系統(tǒng)和全面的研究。
　　本論文采用量子化學(xué)方法，對(duì)一系列新型有機(jī)分子的雙光子吸收特性做了理論研究，同時(shí)還應(yīng)用異構(gòu)效應(yīng)，分析了研究對(duì)象的結(jié)構(gòu)與性能:
　　一、以二乙烯硫/砜基為中心的新型電荷轉(zhuǎn)移分子雙光子吸收特

3、性
　　理論研究了Mon?alves課題組實(shí)驗(yàn)合成的一組新型分子結(jié)構(gòu)，這類分子以二乙烯硫/砜基為中心、兩端連接不同的電子給體，我們基于B3LYP泛函，運(yùn)用響應(yīng)函數(shù)，計(jì)算了它們的雙光子吸收參量，并且在相同的計(jì)算水平上研究了聯(lián)苯乙烯類強(qiáng)雙光子吸收分子的性質(zhì)，將兩類分子做了比較；結(jié)合異構(gòu)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)出了其中某一新型分子的異構(gòu)體，以此來(lái)增強(qiáng)雙光子吸收的強(qiáng)度。
　　二、理論研究異構(gòu)對(duì)二嗪衍生物雙光子吸收性能的影響
　　分別在氣相和

4、二氯甲烷溶劑中利用二次響應(yīng)函數(shù)理論計(jì)算并獲取了一系列二嗪衍生物異構(gòu)分子的雙光子吸收光譜，分析了同分異構(gòu)對(duì)其雙光子吸收性質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)無(wú)論是在氣相中還是在溶劑中，這些異構(gòu)體的光學(xué)性質(zhì)都存在差異，不但吸收強(qiáng)度變化，吸收峰也相應(yīng)移動(dòng)。如果異構(gòu)對(duì)分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，各異構(gòu)體的雙光子吸收性質(zhì)會(huì)有明顯差別，在預(yù)測(cè)體系非線性光學(xué)性質(zhì)時(shí)需要考慮分子異構(gòu)效應(yīng)。我們的研究結(jié)果對(duì)解釋許多分子非線性光學(xué)性質(zhì)有很大幫助。
　　本文內(nèi)容主要分為六章，第

5、一章簡(jiǎn)要描寫了非線性光學(xué)及雙光子吸收的發(fā)展和現(xiàn)狀；第二章為理論方法介紹；第三章對(duì)分子光學(xué)性質(zhì)（單光子吸收和雙光子吸收）的計(jì)算方法做了介紹；第四、五章主要介紹我們的兩個(gè)計(jì)算工作，第四章研究了 Mon?alves課題組實(shí)驗(yàn)合成的一組新型分子結(jié)構(gòu)，其主要以二乙烯硫/砜基為中心、兩端連接不同電子給體，結(jié)合同分異構(gòu)現(xiàn)象，我們還設(shè)計(jì)出了其中某一新型電荷轉(zhuǎn)移分子的異構(gòu)體，以此來(lái)增強(qiáng)雙光子吸收強(qiáng)度；在第五章，我們的第二部分工作是對(duì)二嗪衍生物的研究，研究