外加电场对硼烷氨的结构和性质影响的理论研究

发布时间：2017-11-10 07:27

  本文关键词：外加电场对硼烷氨的结构和性质影响的理论研究

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【摘要】：近年来,由于外加电场在控制和调节有机导体、氢键化合物、纳米管和石墨烯等等的电磁性质方面有广泛的应用。此外,外加电场还可引起电子转移,并应用于调节分子的非线性光学响应。在本文中,我们分别选择在硼烷氨以及交错式phenalenylπ-二聚体的键轴方向引入外加电场并对其电子转移、成键及非线性光学性质进行了系统地研究。本文研究的主要目的在于：(1)了解外加电场对分子电子结构和成键性质的影响；(2)分析外加电场作用下交错式phenalenylπ-二聚体非线性光学性质的变化规律；1.众所周知,硼烷氨(BH_3NH_3)是最简单的供体-受体化合物之一。供体-受体键(N-B键)是通过BH_3和NH_3之间共用N的孤对电子所形成。在当前的工作中,不同强度的外加电场(E_(ext))应用于硼烷氨分子的键轴方向并且E_(ext)在-0.0767 au～0.0321 au范围内变。N的孤对电子可能通过调节E_(ext)而移动,从而引起其结构和性质的改变。当E_(ext)从0.0000 au增加到0.0321 au时,供体-受体键(N-B键)逐渐增长直至断裂。当E_(ext)=-0.0519 au时,N-B键最短。有趣的是,当电场由0.0320 au增加到0.0321 au时,BH_3的NBO电荷为负且数值由0.161骤减到0.005(对于NH_3的NBO电荷由0.161骤降到0.005),同时,在N-B键断裂E_(ext)下,分子的HOMO-2电子云出现了明显的改变,表明由外加电场引起的电子转移是硼烷氨结构和稳定性改变的主要原因。此外,当E_(ext)=-0.0767 au时,AIM分析显示B…N作用与氢键作用相似。当Eex,在0～0.0250 au范围内时,ρ(N-B)较低(0.103～0.073),此时表明硼烷氨N-B键为离子键。2.近年来,phenalenyl双自由基π-二聚体得到了科学家的广泛关注,尤其是对其2-电子,12-中心(2e-12c)键成键特征的研究尤为重要。在本文的工作中,我们平行于交错式phenalenyπ-二聚体2e-12c键键轴方向(Z-轴方向)引入外加电场并且电场强度(E_(ext))变化范围为0.000～0.0217 au。在电场作用下,phenaleny π-二聚体的层间距由3.111A增加到3.553A。同时Eint数值由16.83 kcal mol-1增加为41.74 kcal mol-1,表明外加电场加强了phenalenylπ-二聚体的稳定性。为了进一步分析其在外加电场作用的电子转移情况,我们计算了phenalenylπ-二聚体的NBO电荷以及分子轨道变化特点,发现在外加电场的引入引发了沿着Z-轴正向的层间电子转移,这可能是导致其分子结构变化的主要原因。对phenalenyπ-二聚体非线性光学响应研究发现,当E_(ext)在0.000 au～0.0217 au范围内变化时,β_(tot)由1 au增加到8521 au,这说明有电场引起的层间电子转移导致了较大的非线性光学响应。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O621.13

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1 王扶乾;;中晸工厂制取硼烷[J];无机盐工业;1960年06期

2 林克\，

本文编号：1165675