A Quantum Chemical Screening of Two Imidazole-Chalcone Hybrid Ligands and Their Pd, Pt and Zn Complexes for Charge Transport and Nonlinear Optical (NLO) Properties: A DFT Study

A quantum chemical screening of two imidazole-based chalcone ligands: 2- [1-(3-(1H-imidazol-1-yl)propylimino)-3-(phenylallyl)]phenol and 2-[1-(3-(1H- imidazol-1-yl)propylimino)-3-4-nitrophenylallyl]phenol (hereinafter referred to as HL1 and HL2 respectively) and their Pd, Pt and Zn chelates for charge transport and nonlinear optical (NLO) properties, is reported via dispersion- corrected density functional theory (DFT-D3) and time-dependent DFT (TD- DFT) methods. From our results, Pd and Pt complexes have been observed to show excellent hole-transport properties, owing to their very small reorganization energies. The light extraction efficiency of the HL1-Pt complex was deduced to be particularly impressive, thus suitable for the manufacture of hole transport layer in violet light emitting diodes (LEDs). Moreover, redox potentials and chemical stability studies have enabled us to validate the greater stability in moisture (towards oxidation), of HL2 complexes compared to their HL1 counterparts. The first and second hyperpolarizabilities of both ligands and their complexes have been found to be outstandingly higher than those of the push-pull prototypical, para-nitroaniline by factors of up to 12 in the case of HL2. These compounds, with the exception of the HL2-Pt complex, are thus interesting candidates having wide transparency tradeoffs for NLO efficiency in the manufacture of optoelectronic and photonic devices capable of second and third-order NLO response. Finally, metal chelation has been established to enhance the NLO response of all the chalcone-based imidazole ligands investigated as a result of metal-ligand charge transfer and ligand- metal charge transfer electronic transitions identified in the resulting complexes with the exception of the zinc complexes.

Rational Design of Star-shaped Molecules with Benzene Core and Naphthalimide Derivatives End Groups as Organic Light-emitting Materials

A series of star-shaped molecules with benzene core and naphthalimides derivatives end groups have been designed to explore their optical,electronic,and charge transport properties as charge transport and/or luminescent materials for organic light-emitting diodes（OLEDs）. The frontier molecular orbitals（FMOs） analysis has turned out that the vertical electronic transitions of absorption and emission are characterized as intramolecular charge transfer（ICT）. The calculated results show that the optical and electronic properties of star-shaped molecules are affected by the substituent groups in N-position of 1,8-naphthalimide ring. Our results suggest that star-shaped molecules with n-butyl（1）,benzene（2）,thiophene（3）,thiophene S？,S？-dioxide（4）,benzo[c][1,2,5]thiadiazole（5）,and 2,7a-dihydrobenzo[d]thiazole（6） fragments are expected to be promising candidates for luminescent and electron transport materials for OLEDs. This study should be helpful in further theoretical investigations on such kind of systems and also to the experimental study for charge transport and/or luminescent materials for OLEDs.

C_(60)PY/TTF(BEDT-TTF)衍生物的电子结构及二阶非线性光学性质的理论研究

用AM1和INDO/CI方法,计算了系列N-甲基-吡咯烷[3,4]C60四硫富瓦烯(C60PY/TTF)的结构和电子光谱,计算结果和实验结果一致.在正确光谱的基础上,用ZINDO/CI-SOS公式计算了该系列分子的二阶非线性光学系数,分析了其分子轨道成分.结果表明,在未占有轨道电子云主要来自C60的贡献,而最高占有轨道的电子云主要集中在TTF上.

钨磷酸[C_2H_(10)NO]_3[PW_(12)O_(40)]CH_3CN电荷转移盐的合成、表征、光色性及非线性光学性质

杂多化合物为一类重要的多核配合物，因其优良的催化性能及其在其他领域的应用前景而受到广泛的重视［１－３］。研究发现，Ｋｅｇｇｉｎ型阴离子具有很强的接受电子能力［４］，可作为电子受体与有机给体相结合形成电荷转移盐，该类盐在光激发下可以发生电荷转移，从而表...

有机-无机杂化纳米材料的制备、表征及性质

利用低温固相反应首次制备了 [(CH3 ) 4 N] 3 PW12 O4 0 ·6H2 O(Ⅰ ) ,[(CH3 ) 4 N] 6P2 Mo18O62 ·9H2 O(Ⅱ ) ,[HMTAH2 ] 2 ·SiW12 O4 0 ·7H2 O(Ⅲ )等纳米粒子 ,并用红外光谱、透射电镜、X射线粉末衍射等手段进行表征 .结果表明 ,粒子大小均一 ,平均粒子直径为 4～ 8nm ,并具有潜在的电荷转移盐性质及非线性光学性质 .

贝塞尔光束的应用

本文对文献中提出的贝塞尔光束的可能应用作了较全面的分析和评述，包括在能量传输、激光打孔、精密准直、小物体的测量、非线性光学、导航和测距、条形码读出、带电粒子加速中的应用，我们的分析表明，贝塞尔光束的许多提议中的应用实际上是不成立的，如能量传输、激光打孔、非线性光学和导航等。

含酯基和吡啶环苯并菲衍生物分子的电荷传输和三阶非线性光学性质

采用密度泛函理论在B3LYP/6-31G**理论水平计算研究含酯基和吡啶环的苯并菲衍生物分子的电荷传输速率.结果表明,酯基双取代的苯并菲衍生物分子具有较高的空穴和电子传输速率,分别为0.22cm2/v·s和1.51cm2/v·s.同时引入酯基和吡啶环均不利于空穴和电子传输.使用有限场(FF)方法计算分子的三阶非线性光学性质.结果显示,在酯基和吡啶环之间引入柔性碳链的分子与不含吡啶环分子的三阶非线性光学性质基本一致,均具有较高的电荷传输速率和良好的三阶非线性光学性质.

六次甲基四胺与H_nXMo_(12)O_(40)·mH_2O(X=P,Si,Ge)电荷转移盐的合成、表征及二阶非线性光学性质

合成了由六次甲基四胺与Ｈ３ＰＭｏ１２Ｏ４０·ｎＨ２Ｏ，Ｈ４ＳｉＭｏ１２Ｏ４０·ｎＨ２Ｏ 和Ｈ４ＧｅＭｏ１２ Ｏ４０·ｎＨ２Ｏ 形成的具有二阶非线性光学性质的电荷转移盐，并由元素分析，红外光谱，电子光谱进行了表征。结果表明六次甲基四胺分子中有两个Ｎ 原子参与盐的形成，固体中阴阳离子之间存在强的相互作用；非线性光学性质研究表明，三种电荷转移盐的倍频效应分别为ＫＤＰ和０．０２ ，０ ．１１ 和０．０６ 倍。

基于共轭有机硼化合物的多功能发光材料的分子设计

设计了6种可作有机发光二极管(OLEDs)发光材料和空穴传输材料的π-共轭有机硼化合物。利用密度泛函(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究了它们的前线分子轨道、吸收光谱、荧光光谱以及电荷传输性质。通过前线分子轨道分析发现,所设计化合物的吸收和荧光发射导致的电子跃迁具有明显的分子内电荷转移特性。引入不同的π-共轭桥影响化合物的前线分子轨道能量、能隙、光学和电荷传输性质。同时,预测了所设计化合物的电子和空穴的迁移率。研究结果表明,所设计的π-共轭有机硼化合物有望成为性能良好的有机发光二极管的发光材料和空穴传输材料。

光折变聚合物的研究进展

近年来，聚合物光折变材料越来越受到人们的关注，因为与无机材料相比，聚合物材料有较高的电光系数，较高的光损伤阈值，低的直流介电常数，而且易于加工，所以光折变聚合物材料显示出光明的应用前景。文中介绍了光折变产生的简单的机理，以及目前国际上所研究的各类材料及发展状况。

表面吸附碱金属原子的超短碳纳米管体系的结构和非线性光学性质

采用密度泛函理论（DFT）方法系统研究了表面吸附碱金属Li原子的超短碳纳米管（[8]cyclophenacene）体系的结构和非线性光学性质.在这些体系中,Li原子均能稳定地吸附在超短碳纳米管表面,其吸附能高达84.0-106.2 kJ/mol.当吸附1-2个Li原子时,Li原子和碳纳米管之间发生了明显的电荷转移过程,使体系的一阶超极化率（β0）值明显改善,β0值从0迅速增加到3.42×10^3-8.29×10^3a.u.;当吸附的Li原子数增加到3时,体系内部产生了额外电子,有效地降低了体系最主要跃迁的跃迁能,使体系的一阶超极化率进一步提升（高达2.59×10^6a.u.）.此外,Li原子之间的距离也是影响吸附体系β0值的重要因素.

碱金属原子吸附PPV及其衍生物体系的结构和非线性光学性质的理论研究

采用密度泛函理论（DFT）方法系统研究了碱金属Li原子吸附亚苯基-1,2-亚乙烯基（Phenylenevinylene）聚合物（PPV）及其衍生物（具有给受体基团修饰的）体系的结构和非线性光学性质.Li原子能稳定地吸附在PPV及其衍生物的表面,吸附能高达62.3~78.2 kJ/mol.当碱金属Li原子吸附在[PPV]n（n=2~4）表面时,锂盐效应导致了Li原子和[PPV]n之间发生了明显的电荷转移过程,使体系的一阶超极化率β0从249~756 a.u.明显增加到1.16×104~1.37×105a.u..当碱金属Li原子吸附在只有给体（—NH2）或只有受体（—CN）基团修饰的PPV衍生物{[NH2-（PPV）n]/[（PPV）n-CN]}时,体系的一阶超极化率值进一步提升,分别高达1.61×105a.u.（n=4）和2.85×105a.u.（n=4）.这主要源于锂盐效应和Donor-π-Acceptor之间的协同作用导致跃迁能进一步降低所致.在Li原子吸附的具有给受体基团同时修饰的PPV衍生物（Li@[NH2-（PPV）n-CN]）体系中,这种协同作用得到进一步加强,显著改善了体系的一阶超极化率（高达3.56×105a.u.,n=4）.

电场调控的碳纳米管非线性光学开关及其管径效应

本文借助密度泛函理论方法获得了五个不同管径碳纳米管在外电场作用下的最优几何结构和相应的性质,研究了外电场对碳纳米管的结构和性质的调控作用.结果表明外电场导致了碳纳米管内部的电荷转移,引起了碳纳米管第一超极化率(β_(0))的急剧增大.例如CNT(6,3),当电场从0增大到工作电场F_(w)=80×10^(-4)au时,碳纳米管的β_(0)值从0 au可增大到最大83695 au,导致了极大的β_(0)对比,因此碳纳米管成为新型的非线性光学(NLO)开关.新型NLO开关的管径效应表明,较大管径的碳纳米管具有更优的NLO开关性质.除此之外,电子吸收光谱表明这些碳纳米管具有小于300 nm和大于2500 nm的光学工作区,因此碳纳米管可成为一类新的灵敏、快速、可逆的紫外兼红外的NLO开关.

D-A-D(D')型邻位碳硼烷三元体系二阶非线性光学性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对系列具有D-A-D(D')型结构的邻位碳硼烷三元体系的电子结构、第一超极化率和电子光谱等性质进行研究.结果表明,碳硼烷具有独特的缺电子特征,可以作为有效的吸电子基团,与其桥联不同的供电子取代基Ar,形成三元体系的电荷转移方向是由Ar基团到碳硼烷.随着Ar基团供电子能力的增强,体系相应的第一超极化率值增大,其中分子7(Ar=N,N-二甲基苯)的βtot值(39197 a.u.)约为分子1(Ar=间三氟甲基苯,640 a.u.)的61倍.分子的电子光谱随Ar基团供电能力的增强发生红移,并采用二级能级公式对分子的第一超极化率规律给予了解释.

Theoretical Design of Blue-light-emitting Material Based on 1,2,3-Benzotriazole-based Derivative

Theoretically,1,2,3-benzotriazole（BT）-based derivative is designed by the struc-tural tuning in 2,1,3-benzothiadiazole（BTD）-based derivative and presents potential for applications in organic light-emitting diodes（OLEDs）.Calculations show that the emission spectrum of BT-based derivative is located at the blue scope,so it can act as a blue-light-emitting material.Importantly,the oscillator strength of emission spectrum is significantly enhanced by replacing BTD with BT,implying it possess large fluorescent intensity.Additionally,BT-based derivative exhibits improved hole transportation with respect to the BTD-based derivative.

取代基效应对环金属Rh(Ⅲ)配合物二阶非线性光学性质影响的DFT研究

本文采用密度泛函理论(DFT)方法对系列环金属Rh(Ⅲ)配合物的结构与二阶非线性光学性质进行了计算研究.结果显示,配体中取代基的改变对配合物的几何结构和Wiberg键级影响不大.当主配体上的—H被其他强的供/吸电子基团取代时,配合物的极化率增大.其中,对于配合物1-6,主配体或副配体中强供/强吸电子基团的引入均有效地提高了配合物的第一超极化率(βtot).而在配合物7-12中,配体中取代基的改变对配合物的βtot值也有所提高,但幅度不大.此外,计算所得的配合物动态超瑞利散射超极化率(βHRS)值与βtot值的变化规律一致.对配合物的电子结构与吸收光谱的分析表明,体系具有较大的βtot值与其吸收光谱的明显红移,较低的电子跃迁能,以及方向一致的电荷转移模式相关.