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具有二阶非线性光学性质的二茂铁衍生物结构与性质之间关系的理论研究

石东  
【摘要】: 在过渡金属配合物中,二茂铁类衍生物是一类具有很好的光电功能的化合物。长期以来,有关其光电性质的实验和理论研究颇多,这类化合物在非线新光学领域一直是个研究的热点化合物。近年来,大量新型二茂铁化合物被合成出来。我们借助密度泛函(DFT)和含时密度泛函(TDDFT)方法选取和设计了一系列二茂铁类衍生物,这类衍生物具有D-П-A型结构特点。我们通过改变连接电子给体基团D和电子受体基团A之间的П结构桥连双自由基(1,2-亚乙烯基,简称亚乙烯基)的数目,即改变D-П-A结构中П结构的长度得到不同的衍生物。我们计算了这些衍生物的结构、光谱和二阶非线性光学系数,发现随着亚乙烯基数目的增多,分子的二阶非线性光学系数线性增大。我们也在吸电子基团上引入不同的取代基并计算了其结构、光谱与二阶非线性光学性质,结果表明,随着取代基的共轭程度和吸电子能力的增大,体系的二阶非线性光学系数随之增大。我们进一步从分子轨道的层次分析了不同结构的分子的光谱特征与其电子态之间的关系,结果表明,该类化合物随着D与A之间桥连的亚乙烯基数目的增多,其最大吸收峰红移,这是由于参与跃迁的高能级轨道中成分中离域到了乙烯片段上,电子的离域化使得轨道能级降低,吸收峰红移。同样我们也计算了在吸电子基团上引入不同取代基时分子的光谱性质,发现取代基的引入使得吸收的光子主要用于激发点在吸电子基团与引入的侧链之间跃迁。显然最大吸收峰会随着侧链共轭程度的增大而红移。


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