含碳、氮、氧自由基分子非線性光學(xué)性質(zhì)的計算研究.pdf

1、非線性光學(xué)(NLO)材料在現(xiàn)代激光技術(shù)、光學(xué)通信、數(shù)據(jù)存儲和光信號處理等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，合成具有較大非線性光學(xué)系數(shù)的材料是當(dāng)前十分熱門的課題。隨著量子化學(xué)理論和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，可通過精確的計算，給出分子結(jié)構(gòu)影響其光學(xué)性質(zhì)的信息，在理論上提供了分子設(shè)計的可能性。
　　 近年來，對有機(jī)開殼層體系的開拓性研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，Nakano等人在這方面開展了系列研究工作，報道了開殼層體系自旋多重度、自由基耦合特征以及電子

2、相關(guān)等對NLO系數(shù)的影響。已有的基礎(chǔ)研究表明，有機(jī)自由基體系有望成為具有良好NLO性質(zhì)的備選材料，同時自旋態(tài)變化構(gòu)成了體系額外的自由度，通過調(diào)整自旋多重度可以改變體系的性質(zhì)。
　　 本文采用量子化學(xué)計算方法，并結(jié)合有限場方法對含有碳、氮、氧的自由基體系進(jìn)行NLO性質(zhì)的計算研究，同時對分子的構(gòu)象、電子態(tài)結(jié)構(gòu)等與NLO性質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行了探討。研究結(jié)果如下：
　　 (1)運(yùn)用密度泛函理論(DFT)UB3LYP和有限場(FF)方法

3、，探討了6，6′-二氧-3，3′-二四聯(lián)氮自由基及其衍生物構(gòu)象變化對非線性光學(xué)性質(zhì)的影響，分析了自由基分子極化率、二階超極化率對構(gòu)象、自旋多重度的依賴關(guān)系。結(jié)果表明，自由基間表現(xiàn)為反鐵磁性耦合。各體系單三態(tài)不同構(gòu)象時極化率α值的變化很小，且不同構(gòu)象時單重態(tài)的α值都大于三重態(tài)。不同的取代基R，對體系的構(gòu)型、極化率和二階超極化率的影響也不同。
　　 (2)采用從頭算和密度泛函理論方法討論了四氫吡咯雙自由基不同電子態(tài)的幾何構(gòu)型和穩(wěn)定性