中文摘要：

拟在含时密度泛函理论(TDDFT)框架下发展电子结构理论或数值方法去研究具有光活性的、自然界存在或人工合成的有机或无机聚集体的基元及构效关系，揭示其基元间相互作用方式与其性能关系。具体将开展如下工作（1）利用Random Phase Approximation下基态相关能量泛函表述式，发展理论或数值方法去研究这些由分子间弱相互作用而构筑成的复合体间的多体长程电子相关效应；（2）在TDDFT层面上发展理论和数值方法去计算电-声耦合、激子-激子耦合、非绝热耦合强度等微观物理量，建立适合于聚集体光电性质描述、能量传递过程的有效模型哈密顿量；（3）运用建立的模型去描述人工合成或自然界中具有光合作用功能的复合体、低维材料、金属纳米粒子聚集体的线性、非线性光学性质，考察外部环境如温度、溶液对其发光的影响，描述发生在聚集体中的能量、电荷传递过程，寻找具有实用价值的功能调控方法。建立高效实用的计算软件。

结论摘要：

功能材料的许多重要性质均与其分子聚集体在电和光的刺激下所产生的低能级电子激发态结构和动力学过程密切相关。因此，激发态的理论研究不仅是理论化学领域的前沿课题，而且在功能材料的设计中具有重要应用前景。本项目针对大分子及分子聚集体中低能级的电子激发态的结构与性质，发展相应的高效可靠的计算方法，预测并揭示大分子的光物理性质及有机光电材料的结构-性能关系。已经在下面几方面取得了一些进展或突破(1) 基于含时密度泛函理论(TDDFT)， 在国际上首次实现了解析地计算分子的激发态振动频率和红外谱, 数值测试显示 解析求导方法在计算精度及效率上大大优于有限差分方法。为了进一步考虑分子的实际环境对其结构及性质的影响，我们将基于TDDFT理论发展起来的解析求导技术与连续介质模型及分子力学相结合，发展了TDDFT/CPCM和TDDFT/MM等杂化方法。（2）结合电子结构理论及量子动力学方法发展有效的理论计算方法去计算包含振动信息的单光子及双光子吸收、发射谱及共振Raman谱等；（3）在单分子研究的基础上，构造分子聚集体的有效模型Hamiltonian，并快速求解其低激发态结构；同时应用构建的有效模型Hamiltonian于研究有机分子多聚体的构效关系及分子间能量转移、电子传递等动力学过程；（4）建立了高效的计算程序， 其中基于TDDFT建立的激发态振动频率计算的相关程序已经被收入Q-Chem软件包， 其他人可以使用。 在过去的三年间发表与本课题相关的论文15篇，其中文章综述2篇，研究论文13篇。受邀在Chem. Sov. Rev. 、中国科学以及在J. Chem. Phys.的密度泛含理论方法进展一卷中撰写文章。