新型双光子吸收材料结构与性能关系的理论研究

发布时间：2017-07-18 06:16

  本文关键词：新型双光子吸收材料结构与性能关系的理论研究

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【摘要】：20世纪下半叶,激光器产生以后,一门重要的分支学科—非线性光学出现。由于有机分子拥有独特的优势,如介电常数低、响应快等,促使相关人员的注意力从无机分子逐渐转移到有机分子上来,使得有机非线性光学材料成了一个重要的研究领域。近期,人们主要以量子化学作为理论导向来展开对有机分子光学性质的研究,经过大量而不懈的努力,人们建立了有机分子结构与性质之间的关系,它不仅可以解释和预测分子材料的各种非线性光学性质,还能根据它设计出新型分子材料,为实验合成作指导。目前来看,理论上的研究主要在于寻找和设计新型有机分子,越是新构型分子越能引起研究人员的兴趣。在化学上,同分异构现象很常见,近年来,人们开始对分子双光子吸收性质的异构效应展开研究,这一领域才刚刚萌生,有待于我们更加系统和全面的研究。本论文采用量子化学方法,对一系列新型有机分子的双光子吸收特性做了理论研究,同时还应用异构效应,分析了研究对象的结构与性能:一、以二乙烯硫/砜基为中心的新型电荷转移分子双光子吸收特性理论研究了Mon?alves课题组实验合成的一组新型分子结构,这类分子以二乙烯硫/砜基为中心、两端连接不同的电子给体,我们基于B3LYP泛函,运用响应函数,计算了它们的双光子吸收参量,并且在相同的计算水平上研究了联苯乙烯类强双光子吸收分子的性质,将两类分子做了比较;结合异构现象,设计出了其中某一新型分子的异构体,以此来增强双光子吸收的强度。二、理论研究异构对二嗪衍生物双光子吸收性能的影响分别在气相和二氯甲烷溶剂中利用二次响应函数理论计算并获取了一系列二嗪衍生物异构分子的双光子吸收光谱,分析了同分异构对其双光子吸收性质的影响。结果发现无论是在气相中还是在溶剂中,这些异构体的光学性质都存在差异,不但吸收强度变化,吸收峰也相应移动。如果异构对分子结构产生较大影响,各异构体的双光子吸收性质会有明显差别,在预测体系非线性光学性质时需要考虑分子异构效应。我们的研究结果对解释许多分子非线性光学性质有很大帮助。本文内容主要分为六章,第一章简要描写了非线性光学及双光子吸收的发展和现状;第二章为理论方法介绍;第三章对分子光学性质(单光子吸收和双光子吸收)的计算方法做了介绍;第四、五章主要介绍我们的两个计算工作,第四章研究了Mon?alves课题组实验合成的一组新型分子结构,其主要以二乙烯硫/砜基为中心、两端连接不同电子给体,结合同分异构现象,我们还设计出了其中某一新型电荷转移分子的异构体,以此来增强双光子吸收强度;在第五章,我们的第二部分工作是对二嗪衍生物的研究,研究了同分异构对这类分子的非线性光学性质的影响;第六章是工作汇总与展望。
【关键词】：新型有机分子 同分异构体 双光子吸收
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O621;O437
【目录】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-10
• 第一章 综述10-15
• 1.1 非线性光学简述10-11
• 1.2 双光子吸收及其应用11-12
• 1.3 论文的研究背景及主要工作12-15
• 第二章 量子化学理论15-20
• 2.1 Hartree-Fock近似15-16
• 2.2 密度泛函理论16-17
• 2.3 含时微扰理论17-20
• 第三章 光学性质的计算20-24
• 3.1 单光子吸收20-21
• 3.2 双光子吸收21-24
• 第四章 以二乙烯硫/砜基为中心的新型电荷转移分子双光子吸收特性24-33
• 4.1 研究背景24-26
• 4.2 计算方法26
• 4.3 分子结构26-27
• 4.4 双光子吸收27-29
• 4.5 电荷转移29-30
• 4.6 分子设计30-32
• 4.7 小结32-33
• 第五章 异构对二嗪衍生物双光子吸收性质影响的理论研究33-45
• 5.1 研究背景33-34
• 5.2 计算方法34
• 5.3 计算结果34-44
• 5.4 小结44-45
• 第六章 总结与展望45-47
• 参考文献47-53
• 攻读硕士期间发表的学术论文53-54
• 致谢54

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本文编号：556369