新型有機(jī)分子材料的雙光子吸收性質(zhì)的理論研究.pdf

1、由于非線性光學(xué)在現(xiàn)代激光技術(shù)、光學(xué)通訊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、光信息處理等方面顯示出誘人的應(yīng)用前景，近幾十年來尋找非線性光學(xué)特性強(qiáng)而響應(yīng)速度快的新型材料成為非線性光學(xué)領(lǐng)域的主要研究課題之一。在實(shí)驗(yàn)上，有機(jī)分子材料由于具有大的非線性光學(xué)系數(shù)、寬的響應(yīng)波段、良好的柔韌性、高的光損傷閾值和較低成本，以及易于合成、可以進(jìn)行裁減和修飾等特點(diǎn)而倍受實(shí)驗(yàn)工作者的青睞。在理論研究方面，由于從頭計(jì)算量子化學(xué)理論方法的迅速發(fā)展，使得對(duì)分子材料非線性光學(xué)性質(zhì)的理論研究也

2、得以迅速發(fā)展。理論研究不僅可以預(yù)測(cè)現(xiàn)有分子材料的各種非線性光學(xué)性質(zhì)，而且還可以從理論上設(shè)計(jì)新型的分子材料，給實(shí)驗(yàn)合成以理論指導(dǎo)。 近年來，有機(jī)分子材料的研究有了很大突破，人們合成了若干具有強(qiáng)非線性光學(xué)性質(zhì)的有機(jī)分子材料，初步揭示了有機(jī)分子材料結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。有機(jī)二苯并噻吩衍生物分子材料和以嘧啶為母體的有機(jī)分子作為新型的非線性光學(xué)材料，展現(xiàn)了優(yōu)異的非線性光學(xué)特性，但對(duì)有機(jī)分子材料結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系還需進(jìn)行系統(tǒng)的理論研究。

3、 本論文主要是基于從頭計(jì)算的量子化學(xué)理論和計(jì)算方法，研究了一系列實(shí)驗(yàn)室合成的有機(jī)分子的線性和非線性光學(xué)性質(zhì)。討論了分子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系，利用PCM溶劑模型研究了溶劑效應(yīng)對(duì)分子非線性光學(xué)性質(zhì)的影響。本文研究的主要內(nèi)容和結(jié)果如下： 在含時(shí)密度泛函理論基礎(chǔ)上研究了二苯并噻吩衍生物和以嘧啶為母體的系列有機(jī)分子在氣相和不同溶劑中的非線性光學(xué)性質(zhì)。首先在密度泛函理論水平上對(duì)這一系列分子進(jìn)行優(yōu)化，考慮溶劑效應(yīng)時(shí)采用PCM模型對(duì)分

4、子在不同溶劑中進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。然后用響應(yīng)函數(shù)方法基于DFT水平計(jì)算了衍生物分子的雙光子吸收情況，最后計(jì)算了這系列分子的電荷轉(zhuǎn)移情況。 本論文分為七章。第一章為綜述，簡(jiǎn)單介紹了非線性光學(xué)以及非線性光學(xué)材料的研究進(jìn)展。第二章介紹了量子化學(xué)的理論方法包括從頭計(jì)算方法、波恩-奧本海默近似、Hartree-Fock近似、密度泛函理論等。第三章介紹了近年來計(jì)算非線性光學(xué)性質(zhì)常用的計(jì)算方法，包括態(tài)求和方法、少態(tài)模型方法、響應(yīng)函數(shù)方法。第四