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激发态分子内质子转移的理论研究

贾雪利  
【摘要】:本文我们选取了两种能够发生激发态分子内质子转移的分子体系,并使用密度泛函理论和含时密度泛函理论进行了研究。我们通过优化和频率分析得到了它们分别在基态和第一激发态的稳定几何构型。通过对稳定构型的主要结构参数以及特征官能团的红外振动光谱的分析,我们研究了光激发前后氢键的强弱变化。结合前线分子轨道、吸收光谱和荧光光谱等许多光物理参数,我们还对光谱频移以及激发态分子内电荷转移等光物理过程进行了分析,并且还详细阐述了激发态分子内质子转移机理及过程。本论文一共分为五章,在第一章,我们对分子体系的光激发和衰变的一系列过程以及氢键的性质和作用进行了简要介绍,并对氢键作用在分子体系光物理和光化学变化中产生的一些影响进行了阐述。在第二章,我们简单介绍了几种研究激发态反应动力学的理论方法,其中包含对密度泛函理论和含时密度泛函理论的介绍。在论文的第三章,我们研究了2,5-二(苯并恶唑-2-基)噻吩-3,4-二醇在基态和激发态的分子内质子转移过程并揭示了其转移机理。经过理论计算,我们发现分子内的两个氢键在光激发后具有加强的变化趋势,氢键的加强可以促进质子的转移。通过分析分子在基态和激发态的三维势能变化图,我们发现2,5-二(苯并恶唑-2-基)噻吩-3,4-二醇中的质子在激发态才能够发生转移,并且其转移是分步进行的。在第四章,我们对2-Amino-3-(2'-Benzazolyl)-Quinolines类的两种分子的激发态失活机理进行了研究。我们通过固定并拉长N-H键长对分子进行柔性扫描,绘制出分子的势能变化图。通过对势能曲线变化图的分析,我们发现2-Amino-3-(2'-Benzazolyl)-Quinolines类的两种分子在激发态发生质子转移后可能会发生反质子转移或者以辐射荧光的方式返回基态。在第五章,我们对所有工作进行了总结。


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