新型有機分子材料的雙光子吸收性質的理論研究.pdf

1、由于非線性光學在現(xiàn)代激光技術、光學通訊、數(shù)據(jù)儲存、光信息處理等方面顯示出誘人的應用前景，近幾十年來尋找非線性光學特性強而響應速度快的新型材料成為非線性光學領域的主要研究課題之一。在實驗上，有機分子材料由于具有大的非線性光學系數(shù)、寬的響應波段、良好的柔韌性、高的光損傷閾值和較低成本，以及易于合成、可以進行裁減和修飾等特點而倍受實驗工作者的青睞。在理論研究方面，由于從頭計算量子化學理論方法的迅速發(fā)展，使得對分子材料非線性光學性質的理論研究也

2、得以迅速發(fā)展。理論研究不僅可以預測現(xiàn)有分子材料的各種非線性光學性質，而且還可以從理論上設計新型的分子材料，給實驗合成以理論指導。 近年來，有機分子材料的研究有了很大突破，人們合成了若干具有強非線性光學性質的有機分子材料，初步揭示了有機分子材料結構與性質之間的關系。有機二苯并噻吩衍生物分子材料和以嘧啶為母體的有機分子作為新型的非線性光學材料，展現(xiàn)了優(yōu)異的非線性光學特性，但對有機分子材料結構與性質之間的關系還需進行系統(tǒng)的理論研究。

3、 本論文主要是基于從頭計算的量子化學理論和計算方法，研究了一系列實驗室合成的有機分子的線性和非線性光學性質。討論了分子結構和光學性質之間的關系，利用PCM溶劑模型研究了溶劑效應對分子非線性光學性質的影響。本文研究的主要內容和結果如下： 在含時密度泛函理論基礎上研究了二苯并噻吩衍生物和以嘧啶為母體的系列有機分子在氣相和不同溶劑中的非線性光學性質。首先在密度泛函理論水平上對這一系列分子進行優(yōu)化，考慮溶劑效應時采用PCM模型對分

4、子在不同溶劑中進行幾何結構的優(yōu)化。然后用響應函數(shù)方法基于DFT水平計算了衍生物分子的雙光子吸收情況，最后計算了這系列分子的電荷轉移情況。 本論文分為七章。第一章為綜述，簡單介紹了非線性光學以及非線性光學材料的研究進展。第二章介紹了量子化學的理論方法包括從頭計算方法、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算非線性光學性質常用的計算方法，包括態(tài)求和方法、少態(tài)模型方法、響應函數(shù)方法。第四