具有聚酰胺结构特征的有机非线性光学材料的分子设计.pdf

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1、化学研究与应用Vo1．22，No．7第22卷第7期2010年7月ChemicalResearchandApplicationJuly，2010文章编号：1004—1656(2010)07-0923-03具有聚酰胺结构特征的有机非线性光学材料的分子设计刘俊，李平忠，徐祥云(曲靖医学高等专科学校公共课部，云南曲靖655000)关键词：量子化学计算；非线性光学极化率；透光性；聚酰胺中图分类号：O641．121文献标识码：AMoleculardesignoforganicnonlinearopticalmate

2、rialswithpolyamide-likestructuralmotifLIUJun‘，LIPing—zhong，XUXiang—yun(DepartmentofCommonCourses，QujingMedicalCollege，Qujing655000，China)Abstract：Qu~．tumchemistrycalculationsarcperformedtostudythepropertiesofnewlydesignedpolymerswithalternativeelectron—d

3、onatingandelectron—withdrawinggroups．Thenonlinearopticalsusceptibilitiesofthesespecialpolyme~increaseconsiderablywithaggregationnumber，whiletheirelectronabsorptionspectrashowlittleredshift．ThiskindofstructuresishelpfultoresolvetheconflictbetweenNLOrespon

4、seandtransparence．Keywords：Quantumchemistrycalculations；Nonlinearopticalsusceptibility；Transparence；Polyamide有机非线性光学材料具有非共振系数大，响1计算方法应时间短，光损伤阈值高等优点，是当前材料科学的重要前沿课题之一，【1-2]。目前主要采用改变取图1为设计的分子的示意图，具有聚酰胺分代基性质和共轭长度等方法来优化非线性光学极子的结构，若以Ⅳ表示聚合度，当N=1时，即为尿化率和透光性之间的关系

5、。本文设计了一种素。羧基和氨基分别作为吸电和供电基团交替排新的结构，即在共轭链上含有多个交替排列的供列构成了D(AD)结构。本文研究N=1～20各分电基团(D)和吸电基团(A)，运用量子化学方法研子的性质。计算时，分子放在平面。计算包括究了这种聚酰胺分子的结构，非线性光学性质和三部分：(1)用AM1半经验模型和本征矢跟踪电子光谱，发现它们的非线性光学系数随链长增(EF)[62方法优化分子构型。(2)用ZINDO／S单大，而电子吸收波段并不发生红移。激发态组态相互作用法(CIS)计算电子吸收光谱。(3)分

6、别用AM1／有限场方法(FF)和TDHF方法计算极化率和超极化率。因分子中含有酰胺基团，计算时采用了分子力学校正。本文计算工作分别用MOPAC2009【1o]和ZINDO_】程序完成。收稿日期：2010-01-28；修回日期：2010-03—16联系人简介：刘俊(1966‘)，男，主要从电昝构化学及医用化学研究与教学。Email：qjyzliujun@126·c。m924化学研究与应用第22卷fIH『IH，N—C—N—C—N—C⋯⋯一NH．‘IIH‘OC图1分子结构示意图Fig．1Structureof

7、designedmolecules2结果与讨论2．1分子构型图1所示分子具有DADA⋯D结构。AM1构图2聚酰胺分子的最大吸收波长(正方形)型优化结果表明，相邻N，CN，C四个原子的二面和截止波长(三角形)角在179．6～180．0。之间，分子基本上处于同一Fig．2Maximumabsorptionwavelengths(squares)平面内。这对于分子体系内的电子离域是有利的。andcut-ofwavelengths(triangles)ofpolyurea整个分子呈弯曲链状，除两端外，链中间各重

8、复单随着Ⅳ的增加，上述各量均增大。可见，本文研究元具有相近的结构参数。当N>3时，键长键角等的DAD型分子与传统的DA型聚合物分子具有相参数仅有微小的变化。相邻的两个c—N键的键似的性质，即非线性光学极化率随聚合度增加而长是不等的，即长短c—N键交替排列，与得到广增大。在研究聚乙烯类分子的非线性光学系数随泛研究的有机非线性光学材料的醌式结构聚合度而增大的关系时，增加的幅度常用指数函类似㈦。数表达}】。如和7oc。其中n为共轭2．2电子光谱链