TCNQ和含X(X=B,Al和Ga)原子的双自由基体系非线性光学性质的理论研究

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目前，有机NLO材料的研究引起了科学家们的极大兴趣，由于有机非线性光学(NLO)材料具有一些突出的优点，如NLO系数大、响应时间短、光损伤阈值高、对NLO效应的要求可进行分子设计和具有优异的可加工性等。
　　近年来，有机开壳层体系的非线性光学性质理论研究引起了广泛的关注，Nakano，M等研究组在这方面做了深入理论研究，研究发现开壳层体系自旋多重度、双自由基成分y、电子相关以及溶剂化效应等对NLO系数有一定的影响。通过调节自旋多重度和双自由基成y来改变体系的NLO性质，进一步为设计自由基分子奠定基础。
　　本文选取具有共轭体系和含X(X=B，Al和Ga)原子的碳双自由基体系，对其三阶NLO性质进行计算。并对共轭性、共轭链、双自由基成分、受体原子以及溶剂化效应与非线性系数的关系进行探讨，得出以下的结论:
　　(1)采用密度泛函理论(DFT)结合有限场(FF)方法，对不同共轭桥连接的四氰代二甲基苯醌(TCNQ)开壳层和闭壳层电子态的非线性光学(NLO)系数进行计算，并以乙烯桥为例讨论共轭链长度与NLO性质的关系。结果表明:开壳层体系的极化率和二阶超极化率值都大于闭壳层体系，且共轭桥的共轭性越强，体系的极化率和二阶超极化率越大;在自由基体系中，单重态的二阶超极化率随双自由基成分y和自旋多重度的增加而增大。体系的共轭桥增长，BLA(Bond Length Alternation，定义为共轭分子中相邻单、双键键长差的平均值)逐渐减小，双自由基成分y逐渐增大，体系的二阶超极化率也逐渐增大。
　　(2)已经系统的研究了含X(B，Al和Ga)原子单线态双自由基化合物的极化率（α）和二阶超极化率(γ)。结果表明:α和γ值可以通过改变R（化合物A和水分子之间的距离）和受体X原子来调节。水分子中氧原子上的孤对电子进入X原子的p空轨道增加了双自由基成分，导致α和γ值的增大。此外，PCM(polarizable continuum model)也被用来检验H2O和CCl4溶剂对α和γ值的影响，无论是在H2O还是在CCl4溶剂里，所研究的双自由基体系的α和γ值都增大，并且H2O溶剂对α和γ值的影响要大于CCl4的影响。

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作者
刘海波;
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作者单位

东北师范大学;

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授予单位东北师范大学;
学科物理化学
授予学位硕士
导师姓名仇永清;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TB342;
关键词
非线性光学材料; 双自由基体系; 分子设计; 二阶超极化率;

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