四苯基乙烯衍生物雙光子吸收特性的理論研究.pdf

1、具有強(qiáng)雙光子吸收性質(zhì)的有機(jī)分子材料，在諸多領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛能，例如3維光信息存儲(chǔ)，光動(dòng)力療法和雙光子熒光顯微鏡（TPEM）等。尤其TPEM在活細(xì)胞組織中的應(yīng)用，更是獲得了廣泛的關(guān)注。因此，探索有機(jī)雙光子吸收材料的潛能與應(yīng)用，成為了科研工作者研究的熱潮。但是，在實(shí)驗(yàn)材料、器材、費(fèi)用等因素的限制下，在實(shí)驗(yàn)上探尋材料性能的速度與效率并不盡如人意。近年來(lái)，通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算理論研究雙光子吸收材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，成為了諸多科研者的工作重點(diǎn)。理

2、論研究可以指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)分子的合成，從而大大節(jié)省了科研的時(shí)間與費(fèi)用。目前，一系列具有π共軛中心、電子給體（D）和受體（A）的對(duì)稱或不對(duì)稱的電荷轉(zhuǎn)移分子（如D-π-D，D-π-A，D-A-D等）在理論和實(shí)驗(yàn)上被廣泛研究。各種分子內(nèi)結(jié)構(gòu)因素（如分子平面性，給體和受體的強(qiáng)度，π共軛中心的電子特性等）和分子間相互作用（如聚集效應(yīng)和溶劑效應(yīng)）對(duì)雙光子吸收性質(zhì)的影響有了充分地研究。因此，根據(jù)已有的分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系，理論設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的雙光子吸收材料成為了

3、可能。
　　本文在雜化密度泛函水平上，理論研究了一系列由四苯基乙烯基團(tuán)構(gòu)建的有機(jī)分子體系，并討論了體系的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。主要工作可分為以下二個(gè)部分：第一部分研究了一類四苯基乙烯衍生物雙光子吸收性質(zhì)的二聚效應(yīng)和同分異構(gòu)效應(yīng)；第二部分是基于四苯基乙烯衍生物，理論設(shè)計(jì)了一系列有機(jī)雙光子吸收分子結(jié)構(gòu)，并計(jì)算了設(shè)計(jì)分子的雙光子吸收性質(zhì)。
　　一、四苯基乙烯衍生物雙光子吸收性質(zhì)的二集效應(yīng)和同分異構(gòu)效應(yīng)
　　計(jì)算了一類新型四苯基乙

4、烯衍生物 ENPOMe分子及其同分異構(gòu)體的雙光子吸收性質(zhì)?？紤]了4種分子單體結(jié)構(gòu)，統(tǒng)計(jì)了分子內(nèi)各苯環(huán)平面間的二面角，計(jì)算了各單體結(jié)構(gòu)的雙光子吸收截面。計(jì)算結(jié)果顯示，分子異構(gòu)對(duì)雙光子吸收性質(zhì)有重要影響，分子局部的平面性能夠增強(qiáng)分子的雙光子吸收強(qiáng)度。為了探索聚集效應(yīng)，設(shè)計(jì)了12種共價(jià)鍵相連接的二聚體結(jié)構(gòu)，并計(jì)算了它們的雙光子吸收性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，分枝的線性排列能夠有效增強(qiáng)材料的雙光子吸收性質(zhì)。由于分枝與主干之間夾角相似的結(jié)構(gòu)具有類似的分子內(nèi)共

5、軛通道和電荷轉(zhuǎn)移能力，所以分子的雙光子吸收性質(zhì)也類似。此外，分子局部的平面性和整體的線性可能是實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的聚集誘導(dǎo)雙光子吸收增強(qiáng)的原因。
　　二、基于四苯基乙烯衍生物雙光子吸收材料的分子設(shè)計(jì)
　　在實(shí)驗(yàn)分子的基礎(chǔ)上，綜合利用已有的雙光子吸收分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，理論設(shè)計(jì)了一系列有利于增強(qiáng)雙光子吸收截面的分子結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變分子中電子給體基團(tuán)，增強(qiáng)給體的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了2種分子結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的雙光子吸收強(qiáng)度均比實(shí)驗(yàn)分子有所增強(qiáng)。同