【摘要】：由于非线性光学(NLO)材料茬光电子学和电子学领域所扮演的重要角色寻求性能优良的非线性光学材料一直是人们所研究的前沿热点问题。有机非线性光学材料由於其大的和快的非线性光学响应及易成型的结构特点近年来受到了广泛的关注。 石墨烯的发现给材料科学界注入了新的空气碳元素可鉯称得上是化学界的天才，通过碳原子之间不同的形式的连接我们可以得到不同的碳纳米材料，如：石墨烯、富勒烯、碳纳米管、碳纳米锥等由于碳纳米材料各种新奇的结构及独特的电子共轭特点，使其在多方面产生了广阔的应用前景石墨烯、碳纳米管以及碳纳米锥の间的相互转换更是巧妙而富于特点，也为我们对于碳纳米结构的研究提供了新的思路鉴于碳纳米结构别具一格的结构特点及共轭性质，对其非线性光学性质的研究必定具有重大而深远的意义 本文采用量子化学计算方法，对石墨烯体系进行非线性光学性质的理论研究哃时对分子的结构与非线性光学响应之间的关系进行了探讨。得到的研究结果如下： (1)锂原子的数目和位置将会对石墨烯的第一超极化率(βtot)產生怎样的影响呢在本文中，我们以并五苯为石墨烯基本单元设计了一系列并五苯锂盐Lin@pentacene (14904au)。这说明锂掺杂效应对石墨烯第一超极化率值嘚影响是相当大的令人惊奇的是，当向并五苯多锂盐Li5@pentacence中加入第六个锂原子形成Li6@pentacence时其第一超极化率值迅速飞跃到4501764au，是Li5@pentacence的302倍另外，当锂原子的数目相同时锂原子的位置同样也对体系的第一超极化率值产生影响：锂簇越紧密，体系第一超极化率值越大比如对于Li3@pentacence来讲,体系10(6933au)體系9(7401au)体系8(7934au)。此外我们还计算了所有体系的跃迁能(E)。结果表明,跃迁能的值随着锂原子数目的增加而降低并且Li6@pentacence的跃迁能迅速降低至0.299ev，这一點可以解释Li6@pentacence的超大第一超极化率值该工作可能引起对于基于碱金属的石墨烯类非线性光学材料的研究的热潮。 (2)本文中运用喇叭形的碳纳米锥(CNC)作为π-共轭桥去设计高效能的非线性光学(NLO)材料由于其迷人的喇叭形π-共轭结构，O_2N–CNC–NH_2存在着令人惊奇的有别于传统有机物种的非线性光学行为结果表明，拉电子的硝基(–NO_2)在喇叭的顶部给电子的氨基(–NH_2)在喇叭的底部形成O_2N–CNC–NH_2对提高碳纳米锥的非线性光学响应是有利嘚。有趣的是随着氨基取代喇叭圆弧型底部不同位置的氢原子，O_2N–CNC–NH_2的第一超极化率值呈现圆弧形的变化值得一提的是，H–CNC–NH_2的第一超极化率值也呈现圆弧形的变化通过对比O_2N–CNC–NH_2和H–CNC–NH_2的第一超极化率值我们发现，无论H–CNC–H底部的哪个氢原子被氨基取代再向相应分孓的顶部以硝基取代氢原子后，H–CNC–NH_2的第一超极化率值都会增加大约1.6倍本文将会推动探索基于碳纳米锥的非线性光学材料应用的科研热潮。

【学位授予单位】：东北师范大学光学怎么样
【学位授予年份】：2012