非線性光學(xué)材料的分子設(shè)計與量子化學(xué)理論研究.pdf

1、四川師范大學(xué)碩士學(xué)位論文非線性光學(xué)材料的分子設(shè)計與量子化學(xué)理論研究姓名：李輝申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：謝軍揩;廖顯威2002.6.1A B S T R A C TT h en o n l i n e a ro p t i c a l ( N L O ) s u s c e p t i b i l i t i e so fl —a m i n o - 4 - n i t r 0 1 ，3 - b u t a d i e n

2、eh a v eb e e nc a l c u l a t e d b yc o u p l e d - p e r t u r b a t i o nH a r t r e e ·F o r k ( C P H F ) ，f i n i t ef i e l d ( F F ) a n dt i m e ·d e p e n d e d H a r t r e e ·F o r k ( T D H F

3、) m e t h o d s a t a b i n i t i o H a r t r e e - F o r k( H F ) ，M o i l e r —P l e s s e ts e c o n d - o r d e rp e r t u r b a t i o n ( M P 2 ) a n dD e n s i t y F u n c t i o n a lT h e o r y( B 3 L Y P ) t h e

4、o r e t i c a ll e v e l s ．T h ec a l c u l a t e dr e s u l t sa r es e n s i t i v et oe f f e c t so f b a s i ss e t s ，e l e c t r o n i c c o r r e l a t i o na n dd i s p e r s i o n s ．T h eo p t i m i z e dg e

5、o m e t r i e sa tt h es a m eL e v e l( H F , M P 2 o rB 3 L Y P ) w i t h d i f f e r e n tb a s i ss e t se x e r tt e l a t i v e l ys m a l le f f e c to n r e s u l t s 。w h e r e a s t h e o p t i m i z e d g e o

6、m e t r i e s a t d i f f e r e n t l e v e l ( H F , M P 2 o r B 3 L Y P ) w i t hd i f f e r e n tb a s i ss e t s a r ev e r ys e n s i t i v e t ot h ec a l c u l a t e dr e s u l t s ．W h e ni n c l u d i n gt h ee

7、l e c t r o nc o r r e l a t i o n ，t h eh y p e r p o l a r a b i l i t i e sc a l c u l a t e da tM P 2 l e v e la r e2 - 3t i m e st h ev a l u e sc a l c u l a t e da tH F l e v e lw i t ht h es a m e b a s i ss e t

8、s ．T h r o u g ht h eo p t i m i z a t i o no fb a s i ss e t s ．6 —3l + G + b a s i ss e ta t B 3 L Y P l e v e l i S d e s i r a b l ew i t hl e s sc a l c u l a t i o nb u ts o u n d r e s u l t s ．T h ed i s p e r s

9、i o nc u r v ef o r1 - a n i n o 一4 一n i t r o ·1 ．3 - b u t a d i e n eo v e r t h er a n g eo f 7 3 0 ～2 4 7 9 1n m i sg i v e n b y a b i n i t i ow i t hT D H F m e t h o d ．T h eN L O s u s c e p t i b i l i t

10、i e s o fas e r i e s o fD 一兀·A - t y p e d p o l y e t h y l e n e h a v e b e e ns t u d i e d a t a b i n i t i o H F ／6 —3I G + l e v e l ．T h er e s u l t s s h o wt h a t h y p e r p o l a r a b i l i t i e si

11、 n c r e a s e w i t h t h e i n c r e a s i n g d e g r e e s o f p o l y m e r i z a t i o n ．W h e n t h e d e g r e e o fp o l y m e r i z a t i o n i s e q u a l 10 ，t h e h y p e r p o l a r a b i l i t i e b e g i

12、 n s t o r e d u c e ．T h i s i s t h ep r e d i c t e ds a t u r a t i o nl e n g t h ．T h e N L Os u s c e p t i b i l i t i e s o fa s e r i e s o fp u s h - p u l l 1 , 3 ，5 ·h e x a t i e n e m o l e c u l e sd

13、 e s i g n e dh a v eb e e nc a l c u l a t e db yC P H Fm e t h o da t a bi n i t i o l e v e l ．T h ee f f e c t so fm o l e c u l a r s t r u c t u r e ，s u b s t i t u e n tn u m b e r , s u b s t i t u e n t p o s i

14、 t i o n ，c o n j u g a t e dl e n g t h ，t r a n S -o rc i s —m o l e c u l a rs t r u c t u r e s ，d o n o ra n da c c e p t e ro n t h eh y p e r p d l a r b i l i t yph a v eb e e ns t u d i e d ．A t l a s t an e wN

15、L O m a t e r i a l m o l e c u l e 1 8 w i t h5 s u b s t i t u e n t sh a sb i g g e rp v c c ，w h i c hi s 6 9 9 ．5 ％o f m o l e c u l e l w i t ho n ed o n o r ( N H 2 ) ，5 2 8 ．8 ％o f m o l e c u l e2w i t ho n ea c

16、 c e p t o r ( N 0 2 ) ，1 8 1 ．8 ％o fm o l e c u l e3w i t ho n ed o n o r ( N H 2 ) a n do n ea c c e p t o r ( N 0 2 ) ．O u r r e s u l t so n l ya n a l y z e f r o mt h et h e r e t i c a la s p e c t ．T h er e s u l