非线性光学性质计算中基组效应的研究

论文摘要

非线性光学材料的研制是当今材料科学领域的重要课题之一。材料的非线性光学性质起源于组成材料的分子的超极化率。用量子化学方法精确地计算分子的超极化率可以为设计具有优良性能的非线性光学材料提供有用的信息,无论在理论上还是在实践上,这方面的工作都对非线性光学材料的研究有重要的意义。分子超极化率的计算,需要用较大的基组。选取恰当的基组是超极化率计算的前提。本文首先对若干原子和小分子的超极化率计算的基组效应进行了较详细的研究,再推广至较大分子,最后对无限长链聚合物的超极化率进行研究,简要讨论了作为非线性光学材料中主要的一族有机共轭长链分子的非线性光学性质。本文采用耦合微扰Hartree-Fock（CPHF） 方法, 在RHF/x-aug-cc-pVXZ（x=0-8, X=T,Q）水平上计算了He,Ne,H2,FH,CO 和OH-等原子和分子的二阶超极化率γ。结果发现当基组增大时,超极化率γ起初趋向于收敛,但当基组继续增大时,γ值又趋于发散,即γ随基组的增大出现一个拐点,拐点对应的γ值与数字轨道计算的γ值符合得较好。又用有限场（FF）方法,在ROHF/x-aug-cc-pVXZ （x=1～5或7,X=T, Q） 水平上计算了C,N,O,F,OH 和OH+ 等开壳层原子和分子的二阶超极化率γ,结果与闭壳层原子和分子情况相类似。并且通过比较发现x-aug-cc-pVTZ 基组的γ值结果比x-aug-cc-pVQZ的更接近Hartree-Fock极限值,所以计算二阶超极化率γ不需使用g函数。进一步作相关能计算表明,用x-aug-cc-pVTZ系列基组不仅可以

论文目录

• 第一章 前言
• 1.1 非线性光学现象
• 1.2 非线性光学材料的研究进展
• 1.3 非线性光学极化率
• 1.4 量子化学计算方法
• 1.4.1 数值法（Finite-Field Method, FF）
• 1.4.2 解析法（Coupled-Perturbation Hartree-Fock, CPHF）
• 1.4.3 含时的偶合微扰Hartree-Fock 方法（Time-Depended Hartree-Fock, TDHF）
• 1.4.4 态求和方法（Sum-Over-States, SOS）
• 1.4.5 耦合振子法（Coupled-Oscillator, CO）
• 参考文献
• 第二章 原子及小分子二阶超极化率Γ的基组效应研究
• 2.1 HARTREE-FOCK极限值
• 2.2 HARTREE-FOCK极限值的计算
• 2.2.1 基函数和计算方法
• 2.2.2 原子He、Ne 的计算
• 2.2.3 双原子分子的计算
• 2.2.4 开壳层原子的分子的计算
• 2.2.5 补充说明
• 2.3 NE原子的精确的二阶超极化率
• 2.3.1 基函数和计算方法
• 2.3.2 计算结果
• 2.3.3 同数字轨道结果相比较
• 2.3.4 将基组用于相关效应的计算
• 2.3.5 小结
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 计算分子的二阶超极化率的基组选择
• 3.1 基组设计
• 3.2 计算方法
• 3.3 计算结果
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 有机聚合物分子的二阶非线性光学极化率
• 4.1 构型优化
• 4.2 基组选择
• 4.3 非线性光学极化率
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 论文发表情况
• 致 谢