二联吡啶及其二氮取代衍生物电子性质和非线性光学性质的理论研究

采用量子化学PM3方法优化得到二联吡啶及四种二氮取代衍生物的稳定结构,利用ZINDO-SOS∥PM3方法对它们的二阶和三阶非线性光学性质进行计算.结果表明,该类化合物具有良好的非线性光学性质,其中1,6,1′,6′-四氮取代联苯的β值最大,为73 2082C·m,而2,4,2′,4′-四氮取代联苯的三阶非线性光学性质最显著.     

以偶氮苯基团为周边取代基的锌酞菁的合成及光物理性质

合成了两种带有偶氮苯周边取代基的锌酞菁化合物,并对其进行了结构表征.与一般酞菁的吸收光谱相比,偶氮苯酞菁的UV-Vis光谱的B带吸收峰强度明显强于Q带.该类化合物在光照条件下表现出重复性较好的顺反异构化性质.Z-扫描结果表明,这类化合物的三阶非线性光学性能主要来源于酞菁的非线性折射率,且β位取代的酞菁的三阶非线性效应大于α位取代的,顺反异构对酞菁的三阶非线性光学性能的影响不大.     

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．     

四吡咯环状化合物的光物理和三阶非线性光学性质的研究

本论文在设计合成一系列四吡咯环状化合物的基础上,运用多种光谱手段研究周边取代对包括酞菁、三明治型酞菁、芴取代卟啉与氮杂卟啉在内的四吡咯环状化合物及其配合物的光物理性质和受355nm的光激发后所经历的光物理过程;研究不同结构因素对四吡咯环状化合物及其配合物的光物理性质的影响;用光限幅和Z-扫描方法检测四吡咯环状化合物的三阶非线性光学响应,研究其三阶非线性光学性质的来源,计算衡量其光限幅性质和三阶非线性光学性质的参数,并分析其产生的原因、结构与非线性光学性质的关系和影响其强弱的因素.     

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     

三核欠完整立方烷金属原子簇二阶非线性光学性质的理论研究

研究了具有欠完整立方烷构型的过渡金属原子簇分子的二阶非线性光学性质。利用TDDFT方法计算了选取的簇分子及相应模拟构造分子的静态和动态的一阶非线性光学超级化率(ijk);并计算了不同金属、桥原子和配体以及簇芯对该类化合物一阶超级化率的影响。选取其中的一个簇分子为基本模型,分析了该分子的电子结构和分子轨道,在微观水平上阐述了其非线性光学性质的可能起源。认为由过渡金属和硫原子组成的簇芯和与桥原子相连的配体对该类簇合物的二阶非线性光学性质的起决定性的作用。     

二甲基二氢芘类光致变色化合物及其光开关性质

介绍了二甲基二氢芘类化合物特殊的逆光致变色性质,讨论了内外取代基、间隔基以及稠合基团等因素对二甲基二氢芘光致变色性质的影响,综述了该类化合物在光学开关和信息的光化学读出等应用方面的研究状况,并展望了二氢芘类光致变色化合物的研究前景。     

硼羰基取代螺旋共轭化合物电子结构的理论研究

在AM1方法优化的几何结构基础上,用INDO/CI-SOS方法深入探讨硼羰基(B—CO)螺旋共轭化合物的二阶非线性光学性质,讨论了硼羰基的不同取代位置对螺旋共轭体系的电子光谱、二阶非线性光学系数的影响.结果表明硼羰基的引入可改善体系的非线性光学性质,随着硼羰基个数的增加,二阶非线性光学系数增大,大入射波长为1064nm时,β绝对值比未被取代的螺旋共轭化合物的β值增大一个数量级,达到13 84×10-40C·m.     

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.     

若干有机共轭分子二阶非线性光学系数和结构的关系

利用CNDO/S-CI程序计算了四类结构近似的有机共轭分子的二阶非线性光学系数,系统地研究了分子结构、共轭链链长、取代基的电子性质、取代位置等对有机共轭大分子二阶非线性光学性质的影响。研究结果表明,四类化合物的二阶非线性光学性质与其分子结构有着密切的关系。     

溶致变色法测定BMC和MMONS的分子二阶极化率

1引言分子二阶极化率是对倍频材料进行分子设计和优化筛选的重要参量，因而对它的测量也是十分重要的．用直接测量的“电场诱导二次谐波产生（EFISH）”法需要昂贵的设备，在普通实验室难以普及．近年来人们推出了简便易行的溶致变色法测定分子二阶极化率，可得出与EFISH法相平行的结果．本文采用这种方法测定了BMC（4-溴-4’-甲氧基查耳酮）和MMONS（3-甲基-4-甲氧基-4’-硝基二苯乙烯）的分子二阶极化率，并根据有关晶体二阶非线性光学数据和CNDO／S-CI方法结合微扰理论分别计算了它们的β值，得出了与溶致变色法基本一致的结果…     

Theoretical study on the second-order nonlinear optical properties of asymmetric spirosilabifluorene derivatives

The equilibrium geometries of four asymmetric spirosilabifluorene derivatives are optimized by means of the DFT/B3LYP method with the 6-31G* basis sets in this paper. On the basis of the optimized structures, the electronic structure and second-order nonlinear optical properties are calculated by using time-dependent density-functional theory (TDDFT) based on the 6-31G* level combined with the sum-over-states (SOS) method. The results show that these compounds possess remarkably larger molecular second-order polarizabilities than typical organometallic and organic compounds, and replacement of a carbon atom with nitrogen within the conjugated substituent has a great influence on the second-order nonlinear optical properties. Analysis of the main contributions to the second-order polarizability suggests that charge transfer from the z-axis directions plays a key role in the nonlinear optical response. These compounds have a possibility to be excellent second-order nonlinear optical (NLO) materials from the standpoint of large beta values, small dipole moment, high transparency, and small dispersion behaviors.     

Linear optical transmission measurements and computational study of linear polarizabilities, first hyperpolarizabilities of a dinuclear iron(III) complex

The optical transmission spectral study of a dinuclear metal complex [FeL(MeOH)Cl]2 (L=N-(5-methylphenyl)-3-methoxysalicylaldimine) has been carried out. The linear optical characterization shows that this molecule has transparency in the visible range. To understand linear optical and microscopic second-order nonlinear optical (NLO) behavior of the compound, we have computed the electric dipole moment (mu) and dispersion-free first hyperpolarizabilities (beta) using Finite Field second-order M?ller-Plesset perturbation (FF MP2) procedure; and also dispersion-free linear polarizabilities (alpha), frequency-dependent linear polarizabilities within the linear optical spectrum and first hyperpolarizabilities at lambda=730-1050 and 1000-1400 nm wavelength areas using time-dependent Hartree-Fock (TDHF) method. The ab-initio calculation results reveal that the examined complex might have linear optical and microscopic NLO behavior with non-zero values.     

Nonlinear optical properties of carbon nitride nanotubes

The second order polarizabilities (β) of the C(3)N(4) NT systems were investigated in this study. The β values of end groups substituted C(3)N(4) NTs were calculated to find their most favorable paradigm for nonlinear optical design. It was found that their electric dipole transitions are only allowed along the tube axis direction and the position of terminal groups has a great effect on NLO properties of substituted C(3)N(4) NTs. The obtained results provide us details to understand the relation between the structure and nonlinear optical properties. The results indicate that the second-order polarizabilities originate from charge transfer from a donor (-NH(2)) to an acceptor (-O(2)N) and the electron density redistribution in heptazine units. We employ a one-dimensional two-state model to analyze the nature of the second-order polarizabilities of studied materials. The frequency-dependent second-order polarizabilities were also calculated. The second-order polarizability of the O(2)N-C(3)N(4)-NH(2) NT is 2.51 × 10(-27) esu when the input photon energy is 2.232 eV, which is much larger (about two orders of magnitude) than static second-order polarizability (2.54 × 10(-29)).     

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…     

物质材料的结构预测和光物理性能模拟

具有良好性能的非线性光学材料的成功设计,关键问题在于材料晶体结构和分子结构的可信和有效的预测结果,继而对获得结构信息的材料开展光物理性能计算模拟,这种结构预测与性能模拟结合的方法,为新材料的成功制备创出一条又省时又经济的路子。本文中,我们使用Oganov等发展的全局搜索进化算法的晶体结构预测工具(USPEX软件),成功地预测具有中远红外区透过的二阶非线性光学材料Ba2BiInS5的晶体结构;介绍应用DFT方法优化和预测内嵌富勒烯C2@Sc4@C80-Ih和Sc4C2@C80-Ih分子结构。在结构预测和优化基础上,应用基于态叠加原理(SOS)自行创建的BGP软件与计算激发态性质的软件结合,计算模拟分子晶体、纳米结构分子、生物蛋白分子等体系频率相关和态相关的非线性光学性质(包括不同光学过程的二阶、三阶极化率以及双光子、三光子吸收截面)。此外,还报道了利用固体能带理论与反谐振子模型结合,计算模拟部分离子晶体的二阶和三阶非线性光学性质。     

过渡金属类立方烷原子簇化合物电子结构和二阶非线性光学性质的密度泛函理论研究

采用基于第一原理的含时密度泛函理论(TDDFT)对一系列具有类立方烷簇芯结构的过渡金属簇合物二阶非线性光学性质进行了研究。结果证明, 由于簇芯结构的对称性的影响, 这一类簇分子的二阶非线性光学系数的数值要小于三核欠完整类立方烷体系。通过对电子结构的分析, 发现二阶非线性光学性质主要是由簇芯内电荷的迁移造成的。轨道分析显示, -S原子对于电荷的迁移起主要的传递作用。定域化轨道分析证明簇分子中存在的多中心键有利于簇芯内电荷的迁移。分子模拟的研究表明:虽然类立方烷结构簇分子的值比较小, 但是通过合理的配体设计, 获得具有较大值非线性光学晶体是可能的。     

2-苯基苯并咪唑衍生物非线性光学性质的从头算研究

采用HF／6-31G^*方法优化分子构型，在此基础上用CPHF方法系统地研究了多种基团取代的2-苯基苯并咪唑衍生物的二阶非线性光学系数βvec，并对βvdc的影响因素进行了探讨，为进一步设计综合性能优良的有机非线性光学材料提供理论指导．     

几种查耳酮的二阶非线性光学性质解析

合成了一系列的查耳酮衍生物,系统地测量了其ＳＨＧ（二次谐波产生）效率和截止吸以长,并用ＣＮＤＯ／Ｓ－ＣＩ方法计算了它们的二阶非线性光学系数β值。通过对这些化合物性质的分析发现：（１）取代基Ｂｒ不仅能有效地增强微观非线性能能有效地增强材料的宏观非线性效应。（２）取代基Ｂｒ有利于改善材料的透光性能的和热稳定性;（３）分子在晶体中的空间取向是影响材料宏观非线性的另一个重要因素。