有機非線性光學(Nonlinear optical,NLO)材料由于具有分子結構的多變性及可裁剪性、高的非線性光學系數、短的電子激發(fā)響應時間等優(yōu)點而受到了極大的重視,其中影響有機材料NLO性質的因素主要包括:電子離域作用、共軛鏈長度、色散效應、電荷轉移與取代基等。具有較大的非線性極化率的有機分子一般具有大的非定域π電子體系,π體系越大,二階非線性光學響應越大;并且在體系的不同位置分別引入不同強度的給電子基團(D)和吸電子基團(A),引起大的分子內電荷轉移。此外,通過改變分子的形狀及維度,可以增大其非對角分量,能有效解決非線性-透光性這個矛盾。在本論文中,采用密度泛函理論(DFT)方法,并結合解析導數法探究引入不同種類金屬陽離子與改變分子構型及構象對有機分子NLO響應的影響。通過研究不同的金屬陽離子調節(jié)二階NLO響應的對比率,可實現它們基于NLO效應的陽離子檢測中的應用。此外,對構型及構象的改變對二階NLO響應的調控作用進行研究,為設計具有優(yōu)良NLO材料提供了新視野,同時對于熱活化延遲熒光(TADF)材料的設計也具有重要意義。本論文主要結果包括:(1)采用DFT方法研究了四種水溶性香豆素...

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【學位級別】：博士

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第一章 引言
    1.1 非線性光學簡介
    1.2 非線性光學的物理基礎
    1.3 非線性光學材料
        1.3.1 無機晶體非線性光學材料
        1.3.2 有機非線性光學材料
        1.3.3 金屬有機配合物非線性光學材料
    1.4 非線性光學材料的設計
        1.4.1 取代基及位置的影響
        1.4.2 形狀及維度的影響
        1.4.3 π-共軛橋的影響
        1.4.4 非線性光學開關的調控
        1.4.5 金屬有機配合物中配體的影響
        1.4.6 金屬有機配合物中金屬原子/離子的影響
    1.5 選題意義和研究內容
第二章 量子化學理論基礎和計算方法
    2.1 量子化學理論基礎
        2.1.1 Schr?dinger方程
        2.1.2 Born-Oppenheimer近似
        2.1.3 Hartree-Fock-Roothaan方程
        2.1.4 Kohn-Sham方程
    2.2 量子化學計算方法和基組
        2.2.1 從頭算方法
        2.2.2 密度泛函理論方法
        2.2.3 含時密度泛函理論方法
        2.2.4 基組簡介
    2.3 非線性光學理論計算方法
        2.3.1 導數法
        2.3.2 態(tài)求和方法
        2.3.3 (超)極化率密度法
        2.3.4 含頻第一超極化率
第三章 金屬陽離子有效增強7-取代香豆素的二階非線性光學響應
    3.1 前言
    3.2 計算細節(jié)
    3.3 結果與討論
        3.3.1 幾何結構與電子結構
        3.3.2 前線分子軌道特征
        3.3.3 金屬離子配合物的NBO分析
        3.3.4 金屬離子配合物的AIM分析
        3.3.5 第一超極化率
        3.3.6 吸收光譜
        3.3.7 含頻第一超極化率
    3.4 本章小結
第四章 具有非線性光學響應的螺噁嗪開關可作為金屬陽離子檢測器
    4.1 前言
    4.2 計算細節(jié)
    4.3 結果與討論
        4.3.1 幾何結構分析
        4.3.2 第一超極化率
        4.3.3 第一超極化率密度
        4.3.4 TDDFT計算
    4.4 本章小結
第五章 基于苯并噻唑基連接的大環(huán)可作為NLO的離子選擇性檢測的理論研究
    5.1 前言
    5.2 計算細節(jié)
    5.3 結果與討論
        5.3.1 幾何結構和熱力學數據分析
        5.3.2 電荷分布
        5.3.3 吸收光譜的分析
        5.3.4 靜態(tài)與動態(tài)第一超極化率
    5.4 本章小結
第六章 L-型/U型供-受體化合物的二階非線性光學與熱活化延遲熒光性質
    6.1 前言
    6.2 計算細節(jié)
    6.3 結果與討論
        6.3.1 幾何結構和電子結構
        6.3.2 前線分子軌道
        6.3.3 非共價相互作用
        6.3.4 第一超極化率
        6.3.5 單-三重態(tài)能級差
    6.4 本章小結
第七章 介電常數對T型和V型供-受-供體化合物的第一超極化率與單-三態(tài)能級差調控的理論研究
    7.1 前言
    7.2 計算細節(jié)
    7.3 結果與討論
        7.3.1 幾何結構與電子結構
        7.3.2 第一超極化率
        7.3.3 單-三重態(tài)能級差
    7.4 本章小結
第八章 工作總結與展望
    8.1 工作總結
    8.2 工作展望
參考文獻
致謝
在學期間公開發(fā)表論文及著作情況



本文編號：3794832