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碱金属掺杂叔丁基杯[4]芳烃体系的结构及非线性光学性质
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O641[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室,长春130023
  • 相关基金:国家自然科学基金(21173095,21173098,21303066)资助项目
中文摘要:

采用密度泛函理论B3LYP方法得到了M@t-Bu-calix[4]arene和(M@t-Bu-calix[4]arene)Li′(M=Li, Na, K)体系的几何结构.其中(M@t-Bu-calix[4]arene)Li′(M=Li, Na, K)三个体系各有5个稳定异构体,在前三个异构体中,碱金属与t-Bu-calix[4]arene分子间具有很强的相互作用能,说明了体系的稳定性.在部分(M@t-Bu-calix[4]arene)Li异构体中Li′原子以阴离子形式存在,整个体系表现出碱金属化物的特性.此外,使用CAM-B3LYP方法计算了t-Bu-calix[4]arene及碱金属掺杂后体系的非线性光学性质.结果表明, t-Bu-calix[4]arene内部掺杂一个碱金属原子M后,体系的一阶超极化率(β0)有较大提高,而在配体外部又掺杂一个Li原子后,体系具有更大的β0值.其中(M@t-Bu-calix[4]arene)Li′体系的MLi′-4异构体表现出最高的β0值(41827-114354 a.u.),并且随着M原子序数的增加而逐渐增大.可见,碱金属掺杂是提高t-Bu-calix[4]arene非线性光学响应的一种有效策略.

英文摘要:

Using density functional theory with the B3LYP functional, the optimized geometrical structures of the M@t-Bu-calix[4]arene and (M@t-Bu-calix[4]arene)Li′(M=Li, Na, K) compounds were obtained. Five stable isomers were identified for each bi-alkali-metal-doped (M@t-Bu-calix[4]arene)Li′species. The first three low-lying isomers have considerable intramolecular interaction energies between alkali metal atoms and the t-Bu-calix[4]arene molecule, indicating their stabilities. According to natural bond orbital analyses, the outside Li′atom is negatively charged in some (M@t-Bu-calix[4]arene)Li′structures, indicating the alkalide characteristics of these isomers. In addition, the nonlinear optical (NLO) properties of isolated and alkali-metal-doped t-Bu-calix [4]arene molecules were calculated using the CAM-B3LYP method. The results indicate that the single-doped effect of alkali metal M greatly enhances the first hyperpolarizability (β0) of the t-Bu-calix[4]arene molecule. In particular, when another Li atom is doped outside the M@t-Bu-calix[4]arene species, the resulting (M@t-Bu-calix[4]arene)Li′compounds exhibit largerβ0 values. Obviously, the alkali-metal-doping effect plays a crucial role. The MLi′-4 conformation has the largestβ0 value (41827-114354 a.u.) among al the (M@t-Bu-calix[4]arene) Li′structural isomers, and it is found that theβ0 value of (M@t-Bu-calix[4]arene)Li′gradually increases with increasing atomic number of the alkali metal M. Therefore, alkali-metal doping is an effective approach to enhance the NLO response of the t-Bu-calix[4]arene molecule.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
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  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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