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《中国科学技术大学》 2006年
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聚合物光子学材料的定量结构—性质关系研究及其在光纤波导设计中的应用

许杰  
【摘要】:在高速、大容量信息处理过程中,光子作为信息的载体要比电子具有更高的信息容量和抗外界干扰的能力,因而光子技术和光子学材料得到了极为迅速的发展。聚合物光子学材料以其软物质性质,以及可分子水平裁剪和容易加工的特点引起了人们的广泛兴趣。设计和合成具有特定性质以满足特定要求的聚合物结构是其中最受关注的课题之一。 定量结构-性质关系(Quantitative Structure-Property Relationship,QSPR)方法是预测化合物物理化学性质的有效手段,已被广泛用于药物化学、生物化学、环境化学等领域。它主要应用各种统计学方法和理论计算方法研究化合物的结构与其物理化学性质之间的定量关系。聚合物光子学材料的QSPR研究不仅可以建立预测聚合物的各种物理化学性质的方法,而且可以找出与所研究的性质密切相关的结构因素,从分子水平上理解分子的微观结构同其宏观性质之间的关系,为分子设计提供理论指导。 本论文将以掺杂型聚合物非线性光子学材料体系为例,从分子结构的定量描述和结构性质定量关系的建立入手,采用QSPR方法预测聚合物光子学材料的性质,并在此基础上对瓣状聚合物光纤材料进行设计。具体研究内容包括: 1.建立了90种非线性光学(NLO)生色团的结构与其摩尔分解函数之间的定量结构-性质关系模型。分子结构用拓扑指数、分子路径数、连接性指数、信息指数、二维自相关指数、边邻接指数、拓扑电荷指数以及本征值指数来描述。用逐步回归方法建立了线性相关模型,其判定系数为0.9642,经自由度调整后的判定系数为0.9611,拟合值的标准误差为14.89K·kg/mol,由此计算热分解温度的平均相对误差为4.46%,Leave-one-out交叉检验的平均相对误差为4.89%。模型表明,影响生色团热稳定性的主要结构因素包括:分子尺寸和形状,芳香环及其共振作用和分子内电荷转移效应。 2.建立了72种生色团的结构与其最大吸收波长之间的定量结构-性质关系模型。分子结构用拓扑指数、分子路径数、连接性指数、信息指数、二维自相关指数、边邻接指数、拓扑电荷指数以及本征值指数来描述。用
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O631.3

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