紅熒烯體系結(jié)構(gòu)、溶劑效應(yīng)以及光電性能的密度泛函理論計(jì)算.pdf

1、紅熒烯（5,6,11,12-四苯基并四苯）是目前熱門的有機(jī)半導(dǎo)體材料之一，常用于研究與制造各種功能材料及器件。但紅熒烯也具有對(duì)光氧敏感等缺點(diǎn)，因此近些年，通過(guò)在紅熒烯分子中引入不同的取代基設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有優(yōu)良性質(zhì)的紅熒烯衍生物，制備具有良好光電性質(zhì)的功能材料，成為相關(guān)領(lǐng)域研究人員共同關(guān)注的焦點(diǎn)。引入取代基后，分子內(nèi)的結(jié)構(gòu)改變致使電子給體部分的最高被占用軌道（HOMO）與電子受體部分的最低未被占用軌道（LUMO）發(fā)生變化，從而改變能隙，同時(shí)結(jié)

2、構(gòu)變化不但改變分子的光學(xué)性質(zhì)，也改變分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移程度。本文主要研究紅熒烯及一系列衍生物在不同環(huán)境下的結(jié)構(gòu)變化、譜帶移動(dòng)及光電性能，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先介紹了有機(jī)電致發(fā)光材料、有機(jī)光致發(fā)電材料、有機(jī)電子傳輸材料，以及本文所研究的紅熒烯體系和計(jì)算化學(xué)的背景，由于密度泛函理論是采用泛函求解薛定諤方程的電子結(jié)構(gòu)理論方法，計(jì)算速度快且結(jié)果精確，因此適用于本文體系，并在此基礎(chǔ)上運(yùn)用溶劑效應(yīng)理論、激發(fā)態(tài)理論和電子傳輸理論對(duì)本文體系進(jìn)

3、行理論計(jì)算。
　　其次，利用上述理論和方法計(jì)算了紅熒烯及三種衍生物在十二種溶劑中的紅外譜圖。通過(guò)添加極化連續(xù)模型（Polarization Continuous Model，PCM），得到四種分子在不同溶劑中的紅外圖譜，通過(guò)分析特征峰的移動(dòng)和強(qiáng)度判斷溶劑影響，發(fā)現(xiàn)紅熒烯及衍生物分子在含質(zhì)子溶劑中位移最明顯，在極性官能團(tuán)溶劑中的譜帶位移次之，在醇類溶劑和惰性溶劑的位移較小。同時(shí)選用溶劑電子接受數(shù)AN、溶劑電子給予數(shù)DN、Dimrot

4、h溶劑參數(shù)ET(30)和Brownstein溶劑參數(shù)S四個(gè)溶劑參數(shù)分別與（5,12-二氟苯基-6,11-二苯甲氧基）并四苯分子的C-F鍵振動(dòng)頻率進(jìn)行相關(guān)分析，相關(guān)性大小排序?yàn)镾>ET(30)>AN>DN。
　　然后，針對(duì)紅熒烯及衍生物的光學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)的理論計(jì)算，研究取代基對(duì)分子幾何構(gòu)型、電離勢(shì)、重組能、吸收光譜及發(fā)射光譜的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)引入烷烴取代基，紅熒烯及衍生物分子的吸收峰和熒光發(fā)射峰發(fā)生藍(lán)移，而引入芳環(huán)取代基發(fā)生紅移。茂基

5、衍生物（R-Cp）分子吸收譜具有500-700 nm和300-500 nm兩處強(qiáng)吸收峰，更利于可見(jiàn)光的吸收，適合作為太陽(yáng)能電池等光致發(fā)電材料。
　　最后計(jì)算了紅熒烯及衍生物分子的電學(xué)性能，分析前線分子軌道及能隙發(fā)現(xiàn)芳環(huán)取代基的引入利于形成激子。主鏈引入取代基有利于增強(qiáng)π共軛，支鏈引入則作用相反，因此主鏈引入芳環(huán)等共軛取代基可以降低分子能隙，得到電學(xué)性能更好的光電材料。分析電離勢(shì)、電子親和能和重組能發(fā)現(xiàn)三種衍生物分子R-Furan，