一、One approach to calculating the solvent reorganization energy of intramolecular electron transfer（论文文献综述）
郝雪丽[1]（2021）在《高性能有机小分子双光子荧光探针的发光机理及性质的理论研究》文中研究说明随着激光技术的发展,非线性光学和双光子吸收现象受到人们的广泛关注。具有良好双光子吸收性能的材料被广泛应用于诸多领域,尤其是在生命科学领域的应用,如双光子荧光成像、生物荧光标记和光动力学治疗等方面,具有重要的应用前景。目前,能够投入实际应用的双光子荧光探针非常有限,研究设计具有良好双光子吸收能力和高效发光性质的有机小分子双光子荧光探针成为生物荧光成像和标记的迫切需求。本论文从侧链取代基、分子骨架对称性、分子骨架π-扩展方式以及分子骨架杂原子取代这四个方面,详细地研究了分子结构对有机小分子双光子荧光探针光学性质的影响,揭示了探针发光机理的本质,为设计合成新颖的性能优良的双光子荧光探针提供了理论指导和依据。我们研究内容主要概况如下:1.侧链取代基对次氯酸双光子荧光探针光学性质的影响次氯酸是生物体内一种重要的活性氧化物,其含量水平对维持正常生命活动有重要影响。当前能够实际应用的次氯酸荧光探针较少,其中一个主要原因是探针发光机制和分子结构之间的关系不够明确。本文重点研究了侧链取代基对次氯酸荧光探针的单、双光子吸收性质和荧光发光效率的影响。我们采用激发态动力学模拟首次从理论上解释了含羟基肟次氯酸荧光探针的发光机理。通过电子-振动耦合分析,表明侧链烷基链长度对探针荧光发光效率具有重要影响,选取合适长度的烷基链是设计合成光学性能优良的荧光探针的一种重要方式。根据研究分析,我们设计了一种同时兼具较大双光子吸收截面（467 GM）和较高荧光量子产率（0.485）的次氯酸有机小分子双光子荧光探针。2.分子对称性对阳离子型核酸双光子荧光探针光学性质的影响对核酸的生物荧光成像是研究核酸结构的一种方式,对于生命科学研究和医学治疗分析都具有重要的意义。本文研究了一系列对称和非对称分子结构的咔唑基阳离子核酸探针的光学性质,详尽分析了分子对称性对电子结构分布的作用和对单、双光子吸收性质的影响。探究了阳离子型核酸探针的荧光发光机理,解释了探针和核酸作用的识别机制,首次提出了阳离子型核酸探针末端甲基旋转振动的程度是其荧光发光效率的关键,纠正了过去实验理解的发光机理误区。3.分子骨架π扩展方式对比率型过氧化氢双光子荧光探针光学性质的影响过氧化氢的含量水平对于维持正常生命活动有重要的作用。在活体组织细胞中监测过氧化氢水平对双光子荧光探针的设计合成提出了较高的要求和挑战。目前已有的过氧化氢双光子荧光探针在双光子吸收性能和光谱分辨率方面有待提高。我们设计了一系列不同π扩展方式的香豆素衍生物,研究分析了分子骨架π扩展方式对其双光子吸收截面,光谱斯托克斯位移和荧光发光效率的影响。最终,设计得到了一种各方面光学性质都比较优良的比率型过氧化氢有机小分子双光子荧光探针BC-3及其识别产物分子DCCA-3,它们在近红外光谱区具有良好双光子吸收性能（3420 GM/988 nm,316GM/939 nm）,同时兼备较大的斯托克斯位移（116 nm,60 nm）和发射光谱位移（225 nm）,为活体检测提供了较高的应用价值。4.分子骨架杂化对比率型次氯酸双光子荧光和室温磷光探针光学性质的影响次氯酸在生命体的防御系统中起着重要的作用,而过量的次氯酸会引起许多疾病,所以实时监测生命体内生次氯酸含量水平对于疾病诊断非常重要。而当前多数次氯酸探针是关-开型发光机制,易受环境影响且无法定量检测;而比率型荧光探针能够很好的克服这一缺点,但目前能够实际应用的比率型双光子荧光探针较少。为了实现探针在活体检测中的实际应用,能够精准实时检测次氯酸含量,我们通过在分子骨架引入杂原子,使得关-开型荧光探针转变为比率型荧光探针;进而通过对分子骨架合适的π扩展,提高了比率型有机小分子荧光探针的双光子吸收性能。最终,我们设计得到了一个具有良好双光子吸收性能和荧光发射性能的比率型次氯酸荧光探针benza1-COCL;同时,首次获得了一个具有长寿命（1.09 ms）的双光子激发的比率型室温磷光探针benza2-COCL。
周少渊[2]（2021）在《组合QM/MM方法在计算脱羧反应的溶剂效应及水溶液和蛋白中二硫键交换反应机理中的应用》文中指出有机羧酸的脱羧广泛应用于石油、化工、生物等领域。在近几十年中,脱羧反应机制已经成为有机化学研究的热点。在有机化学的降解和合成过程中,以及在生物化学的酶促反应过程中脱羧反应频繁发生,以及使用脱羧反应来说明溶液中反应动力学的基本原理,足以说明脱羧反应的重要性。有机化学家们很早就意识到了脱羧的价值,并将其作为分子降解和合成的标准方法。同时,物理化学家们研究了溶液中有机酸的脱羧速率,并将结果用于单分子反应理论,结合有机方法和物理方法来阐明热脱羧的机理。实验方面已经有了大量的关于脱羧反应热力学和动力学机理的数据,然而微观方面,不同溶剂和反应条件对脱羧机制的影响以及机理的物理本质则需要理论计算化学家们的辅助。通过理论计算探究影响脱羧反应及其逆反应-二氧化碳捕集速率的取代基效应,溶剂效应和酶效应等,有助于实验化学家们摸索出促进脱羧反应的实验条件,材料化学家们设计新型的用于温室气体捕集的材料,以及酶化学家们揭示酶催化机制。二硫键的形成对无序蛋白的正确折叠起着重要的作用,不正确配对的半胱氨酸会导致分泌蛋白的非原生态折叠,导致生物功能紊乱。因此有必要研究酶中的二硫键形成乃至正确折叠的机制。二硫键形成主要的机制是去质子的半胱氨酸和二硫键的交换,该反应是“非典型”的SN2机制。为了氧化分泌蛋白中的二硫键,使其正确折叠,原核细胞主要靠Dsb蛋白协同完成整个循环,真核细胞主要靠PDI蛋白协同完成。其中,原核细胞中,各Dsb蛋白合作密切,氧化路径负责无选择性的引入二硫键,异构化路径负责纠错,分别传输到最终电子受体。该细胞体中二硫键的传递已经被研究了很多年,机理已经较为明确,由于细胞体之间的很多机制类似,研究该机理有助于对真核细胞中二硫键传递机理的理解。1.双精度QM/MM模拟探究水溶液中的脱羧反应及伴随的溶剂效应二氧化碳的捕集,对应于有机酸脱羧反应的逆反应,二氧化碳的重组过程。该过程在气相中通常是无能垒的,在非质子溶剂中的能垒相对较低。然而,水溶液会诱导出很高的二氧化碳重组能垒,且由于脱羧产物碳负离子的强碱性,在水溶液中极易质子化。溶质的固有反应性和溶质-溶剂相互作用在决定整个脱羧反应的平衡和反应自由能垒方面都起着关键的作用。了解这些因素之间的相互作用,对于设计应用于温室气体捕集与封存的新型材料,以及揭示一系列羧酸酶在生物体内催化二氧化碳的排放机制具有重要意义。本文通过双精度的组合QM/MM模拟,研究了一系列速率常数数值范围跨越近30个数量级的有机脱羧反应,以阐明水溶液中溶剂诱导的自由能垒以及脱羧反应逆反应-羧化反应的内在机制。2.脱羧反应及其逆反应-二氧化碳的捕集过程在二甲基甲酰胺有机溶剂和水溶液中溶剂效应的差异在水溶液中,生物脱羧反应不可逆的进行,而逆向的羧化反应通常由ATP的水解提供动力。最近报道的环取代的芳香乙酸盐与在极性非质子溶剂中跟同位素标记的CO2发生羧化交换,反应途径的分配跟水溶液中相比,发生了巨大的变化。然而,几乎没有碳负离子质子化以及捕集二氧化碳的热力学和动力学能垒相关的实验数据。我们采用组合QM/MM方法,研究了一系列有机羧酸盐化合物在水溶液中和在二甲基甲酰胺有机溶剂中的脱羧反应,揭示了溶液中脱羧反应的逆反应-羧化反应的能垒完全是由溶剂效应引起的。我们还发现了这些离子脱羧反应速率与反应的Gibbs自由能之间存在线性的Bell-Evans-Polanyi关系,相比水溶液Bell线性关系更小的截距表明DMF中更小的溶剂诱导的自由能垒。DMF溶剂中碳负离子质子化具有较大的自由能垒,对比脱羧反应的逆反应-碳负离子跟二氧化碳的极低的重组能垒,使得碳负离子更倾向于可逆的跟溶剂中同位素标记的CO2重组。在脱羧和羧化反应过程中,理解碳负离子的稳定性和溶质-溶剂相互作用的关系,对设计新型的CO2捕集材料是很有帮助的。3.深入研究硫醇盐/二硫化物模型交换反应以期应用于生物蛋白二硫键的形成对无序蛋白的正确折叠起着重要的作用。通过理论计算深入的探究这一反应的机理是十分必要的。寻找一种高效,精确的描述蛋白质中涉及硫醇/二硫键交换反应的方法是很有必要的。我们致力于基于半经验的QM/MM筛选出这样的方法来完成其在蛋白质中硫醇-二硫键交换反应机理模拟中的应用。通过构建气相的最小能量路径来验证密度泛函以及SCC-DFTB3的性能。气相中的最小能量路径（MEP）证明了该反应以加成-消除的机理进行。我们根据QM（CCSD（T））计算的分子间相互作用能优化了QM（DFTB3）/MM中QM原子的范德华参数,并将这些新的参数用于溶液相的模拟中。在溶液中,二硫键的交换反应机理由气相的加成-消除机理转变为SN2机理,自由能垒为10kcal/mol。在QM（M11-L/6-31g（d））/MM势下计算的自由能垒为14kcal/mol,且根据气相MEP的能量误差修正后为10.9kcal/mol。因此,QM（DFTB3）/MM势结合优化的范德华参数对硫醇-二硫键的计算可信,可用于蛋白中涉及硫醇/二硫键交换反应机理的研究。4.DsbB氧化DsbA的机理研究DsbA是硫氧化还原蛋白家族中氧化性最强的周质蛋白。在不断的氧化进入周质中的分泌蛋白后自身被还原。为了维持整个氧化还原系统的平衡,DsbA需要被重新氧化,从而恢复其活性。DsbB是一个嵌膜蛋白,它通过两个周质环上的两对半胱氨酸配合完成DsbA的重新氧化。基于实验上提出的两种可能的机理,从分子间二硫键键连的二元复合物结晶结构开始,我们分别对两种情况进行了研究。对于快反应,要释放氧化态的DsbA,埋没在蛋白中的Cys33需要去质子才可激活。通过分析模拟轨迹,我们发现Cys33上的质子需要通过水桥传递到附近Glu24的羧基氧上后才能亲核进攻Cys30-Cys104。整个反应的自由能垒约为15.6kcal/mol,去质子的过程是快反应的决速步骤。对于慢反应,游离的Cys130需要接近Cys41-Cys44后再进攻,此过程的能垒约为12kcal/mol。
何腾飞[3]（2021）在《一价铜配合物（磷光、热活化延迟荧光及双通道混合）发光机理的理论研究及分子设计》文中研究指明有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode,OLED）凭借自发光、低能耗、视角广、可实现大面积柔性显示等优势,在新一代显示技术中备受青睐。开发低成本、高效率、短寿命、性能稳定的发光材料一直是OLED的研究焦点。实现单重态和三重态激子100%利用是提高发光效率的关键,通常收获全部激子有两个途径:一个是单重态激子借助重原子自旋轨道耦合（Spin-Orbit Coupling,SOC）效应快速进行系间窜越（Intersystem Crossing,ISC）,在最低激发三重态（T1）收获全部激子后向基态（S0）跃迁发射磷光（Phosphorescence）;另一个是三重态激子在热振动的帮助下克服最低激发单重态（S1）和T1态能隙差(ΔEST)完成反系间窜越（Reverse Intersystem Crossing,RISC）上转换到S1态,再向S0态衰变发射热活化延迟荧光（Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF）。在种类繁多的OLED材料中,一价铜配合物不但具有价廉环境友好、配位结构多样化、电子跃迁类型丰富、发光颜色可覆盖整个可见光区的优势,还有适中的SOC作用以及较小的ΔEST,可以通过磷光或TADF甚至双重发光通道来实现100%的内量子效率（Internal Quantum Effciency,IQE）,这也让一价铜配合物成为潜在电致发光材料的理想候选者。一价铜配合物这种具有多种发光机理的特点和潜在应用价值促使我们对其本征结构与微观跃迁本质和光物理性质进行不断探索。本论文采用量子化学方法对一系列四面体构型的[Cu（N^N）（P^P）]配合物的发光机理进行了理论研究,通过分析配合物基态和激发态的几何和电子结构,轨道组成和跃迁等信息,定量地计算了发光过程中重要跃迁的速率,揭示本征结构与发光机理及量子效率之间的关系,明确结构-性质关系中关键因素(ΔEST,SOC和激发态结构形变)的影响,并提出提高发光效率的分子设计策略。本论文的主要研究内容和创新性结论如下:（1）提高一价铜配合物磷光效率根源的理论研究:含DPEphos和喹啉取代衍生物配体。通过以往的研究发现增强四面体一价铜配合物N^N配体的刚性可以有效提高发光效率,我们选取了三个实验分子（[Cu（N^N）（DPEphos）]+配合物）进行了理论研究,定量计算得到的磷光辐射及非辐射跃迁速率、磷光量子产率（Quantum Yield,QY）均与实验测量值符合良好。研究结果显示通过增强供电子能力来增加N^N配体结构刚性是提升QY的关键,在此基础上我们提出在分子3的mdpbq配体上引入大位阻供电子取代基的设计策略,从理论上成功设计了QY有两倍提高的配合物4和5(3:5.4×10-2;4:0.26;5:0.13)。理论计算研究表明随着N^N配体供电子能力的增强,配合物的T1态能级显着升高,跃迁偶极矩9)不断增加,虽然SOC效应有减弱趋势,但磷光辐射跃迁速率依然依次增大:1:0.45×104 s-1;2:0.53×104 s-1;3:1.03×104 s-1;4:1.07×104 s-1;5:1.39×104 s-1。同时,N^N配体结构刚性的增强能够有效抑制四面体结构扭曲,但是处于配体边缘的取代基具有较大的振动自由度,也会带来许多不利的高频区配体内结构变形,使非辐射跃迁速率增大(4:0.30×105s-1;5:0.95×105 s-1)。这些结果也提醒着我们要实现QY的提高需要平衡激发态能级,SOC效应和结构振动重组能的关系。（2）分子水平理解带有7,8-双（二苯基膦）-7,8-二碳-巢型十一碳硼酸配体一价铜配合物的TADF材料:发光机理及分子设计。我们对两个实验上带有相同7,8-双（二苯基膦）-7,8-二碳-巢型十一碳硼酸配体、不同N^N配体【dmbpy（1）,dmp（2）】的一价铜配合物的结构-TADF性质关系和发光机理进行了理论研究。发现分子2中两个吡啶基团间的融合苯环能够增强分子刚性,进而带来:（i）更高的S1→S0跃迁允许程度;（ii）更有效的反系间窜越;（iii）更好的T1态相对稳定性。这些因素也是该分子表现出优秀TADF性质的主要原因。因此,增大N^N配体π共轭可以看作是进一步提升量子效率的策略。我们对此进行了验证并成功设计了一个相似结构的分子4,我们在分子2的dmp配体上用吸电子性质的吡嗪基继续扩展π共轭。受益于较小的ΔEST和骤降的重组能,分子4的RISC速率(1.05×108 s-1)相对于分子2(5.80×106 s-1)升高了两个数量级,更好的平衡了RISC、荧光和磷光衰变的关系,表现出更优异的TADF性质。此外,分子4的热活化温度仅为165 K,预示着其较低的热活化能垒。以上均能表明设计的分子4是潜在的性能优异的TADF候选者。（3）理论模拟溶液和固相中的四面体一价铜配合物:揭示ΔEST对延迟荧光速率,寿命和发光强度比率的影响。我们理论模拟了两个一价铜配合物在溶液和固相下的发光行为,发现:（i）在[Cu（dmp）（POP）]+分子中,HOMO上更多dx2-y2轨道分布增强了SOC效应,显着的分子内弱相互作用有效地抑制了激发态结构畸变,使其在300 K固相中的发光行为是10%的磷光和90%TADF的混合发光;（ii）得益于对环芳烷基团较大的空间位阻和供电子能力,[Cu（dmp）（phanephos）]+分子具有更小的ΔEST,加速RISC的同时带来了延迟荧光的速率(1.88×105 s-1)和发光强度占比（98.3%）的增强。这些结果表明小的ΔEST有利于加速跃迁、降低寿命,但是强的SOC作用可以促进磷光与TADF共同参与发光,两者都为降低激子碰撞引起发光猝灭（尤其是STA和TTA）提供有利条件。
张雨辰[4]（2021）在《高效长寿命有机分子材料的发光机制和性能研究》文中研究指明近几年来,有机发光二极管（OLED）在照明和显示方面展现了许多吸引人的特性,例如重量轻、超薄、柔韧等特点。OLED中最核心的就是发光层,发光层的材料正在进行不断的创新,从最初低效率的第一代传统荧光材料发展到采用重金属的第二代磷光材料,再到现在新型的有机发光材料。新一代的发光材料主要有热活化延迟荧光（TADF）材料和有机室温磷光（RTP）材料。TADF和RTP理论上可以实现100%的激子利用率,两者的区别主要在于:TADF可以依靠较小的单重态和三重态能差通过反向系间窜越实现三重态到单重态的激子转换;RTP是利用单重态和三重态之间较强的旋轨耦合效应从而促进系间窜越的发生。本文通过极化连续模型（PCM）,量子力学和分子力学结合（QM/MM）以及分子动力学（MD）等多种方法对TADF和RTP分别处在溶剂,晶体和无序薄膜中的发光机制进行了研究,揭示了分子堆积对发光性质的影响并且在理论上设计出了性能更优异的发光分子,为实验合成提供了一种新的思路。本文的主要研究内容包括以下几个方面:（1）分子间相互作用对热活化延迟荧光分子发光性质的影响分子堆积模式和分子间的相互作用对激发态的性质和动力学方面起着重要的作用,从而进一步影响TADF的性能。为了阐述分子间相互作用是如何影响TADF分子的发光性质的,我们用独立梯度模型（IGM）法对分子间相互作用进行了可视化的分析并对其做了分子力场的能量分解。利用PCM和QM/MM方法分别研究了两种新型TADF分子BPPZ-PXZ和m DPBPZ-PXZ在甲苯和固相中的激发态动力学性质,并用马修斯方程和蒙特卡罗模拟研究分子材料的载流子迁移率,从而阐明了分子结构、分子间相互作用与TADF以及电荷转移性质之间的关系。（2）堆积效应对近红外分子的延迟荧光性质的影响具有长寿命和高效率的荧光器件在OLED中具有广阔的应用前景,特别是具有聚集诱导发光（AIE）特性的发光器件。由此我们对实验报道的AIE-TADF分子NZ2TPA进行了理论计算,并基于此设计了一个效率更高而且寿命更长的新型近红外TADF分子——NO2TPA。我们采用分子动力学（MD）方法模拟得到薄膜的结构,并采用QM/MM方法模拟了固相环境。我们还计算了气相下的发光性质,通过对比进一步阐述了NZ2TPA和NO2TPA的AIE-TADF的特性。这项工作不仅探索了固相对激发态性质的影响,而且对探究高效率长寿命的近红外TADF提供了新的思路。（3）主客体对热活化延迟荧光分子发光性质的影响为了得到具有高激子利用率,和高发光效率的TADF分子,研究者们提出了一种TADF-主体和高效荧光-客体体系的理论设计策略。基于此策略,我们构建了5种以TADF为主体,荧光为客体的新体系。在这些系统中,TADF主体不发光,而是通过有效的F?rster能量传递使得客体发光。此外,利用马修斯方程对系间窜越速率进行了计算,对我们所研究的体系而言,相比于小的重组能和大的自旋轨道耦合常数（SOC）,小的能差更有利于获得高的ISC和RISC速率。我们还对电荷转移特性进行了研究,发现有效的电荷迁移率和平衡的电荷转移对有机发光二极管的构建具有重要意义。这项工作可以为OLED提供具有最终性能的发光层体系结构。（4）分子堆积对有机室温磷光分子发光性质的影响有机室温磷光分子因其在安全、生物、传感和OLED等领域的应用而受到人们的广泛关注。然而,RTP的基本机制仍不明确。我们采用QM/MM方法,对具有RTP特性的CZs-CN分子的激发态性质进行了理论研究。此外,利用PCM方法研究了CZs-CN分子在溶剂中的光物理性质。研究表明,与以往限制分子内运动机制而导致无辐射衰变速率降低的原因不同,CZs-CN分子产生聚集诱导发光的主要原因是聚集过程中磷光速率的提高,并且CZs-CN分子的磷光性质与分子的晶体结构密切相关。这项工作既解释了实验结果,又提供了聚集诱导RTP的新机理。（5）烷烃链的长短和数目对有机室温磷光分子发光性质的影响为了得到既具有长寿命又具有高效率的RTP分子,我们系统地研究了一系列长烷基链分子的光物理性质。采用新提出的PCM和“最优调控”区间分离密度泛函（RS）相结合的方法来研究该系列分子的发光性质,计算发现其最高量子产率可达到57.1%和最长寿命可达到160 ms。此外,理论结果表明,通过调节有机RTP分子中烷基链的长度和数目,可以减小最低单重激发态和三重激发态之间的能差,从而减少无辐射能量消耗过程。该研究揭示了分子结构、寿命和效率之间的关系,为探索有机无溶剂体系的高效RTP提供了重要基础。本论文共有八章内容,第一章为综述,简单介绍了有机发光二极管的发展过程、结构及工作机制,并系统介绍了热活化延迟荧光材料和有机室温磷光材料的研究进展和现存问题。第二章简述了研究所用的理论方法,包括PCM调控,QM/MM方法,分子动力学方法。第三章到第七章是基于以上理论方法开展的研究工作。第三章利用PCM和QM/MM方法研究了溶剂和固相下的AIE-TADF分子的发光性质,并利用IGM方法对固相下分子间的相互作用进行了计算。第四章进一步研究了固相环境对近红外延迟荧光分子发光性质的影响,并且设计出性能更优异的新型近红外TADF分子。第五章采用了一种TADF-主体和高效荧光-客体体系的新设计思路,得到了五类新型的高效TADF分子。第六章展开了分子堆积方式对RTP分子的探究,并阐述了AIE-RTP现象。第七章通过调控烷烃链的长短和数目对RTP分子的发光效率和寿命进行了研究。第八章总结了所做工作,并对今后的工作进行了展望。
马玉莹[5]（2021）在《取代效应对热活化延迟荧光分子发光性质的影响》文中认为热活化延迟荧光（Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF）材料凭借其激子利用率高、成本低、对环境友好等优点在有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode,OLED）的发光层材料中占据领先地位。近年来,TADF发光材料发展为具有聚集诱导发光（Aggregation Induced Emission,AIE）、激发态分子内质子转移（Excited State Intramolecular Proton Transfer,ESIPT）、力致变色（Mechanochromic Luminescence,MCL）、近红外发光（Near Infrared Ray,NIR）、圆偏振发光（Circularly Polarized Luminescence,CPL）等性质的多功能发光材料。已有的研究表明,多功能TADF发光分子的设计与合成可通过分子的取代效应来实现。然而人们对取代效应对TADF分子发光机理的影响还没有较系统地研究。因此,从理论上研究取代效应对TADF分子发光性质的影响具有重要意义。本论文基于密度泛函理论对一些取代效应的TADF分子的激发态动力学进行了理论研究,并采用极化连续介质模型（Polarizable Continuum Model,PCM）方法和量子力学与分子力学结合（The Combined Quantum Mechanics and Molecular Mechanics,QM/MM）方法研究分子所处的液相环境和固相环境。通过计算所研究分子的均方根位移（The Root of The Mean of Squared Displacement,RMSD）、单重激发态和三重激发态之间的绝热能差(Adiabatic Singlet-Triplet Energy Gap,ΔEST)、自旋轨道耦合（Spin Orbital Coupling,SOC）常数、重组能、激发态衰变速率等一系列性质,揭示了该类TADF分子的发光机理,总结了取代效应对该类TADF分子发光性质影响的规律,提出了高效TADF分子的设计策略,为制备高效OLED器件提供了理论参考。本文主要研究内容及结论如下:（1）辅助受体的不同取代位置和不同取代数目对天蓝色TADF分子激发态性质影响的机理研究。以xt BCznPO3-nTPTZ分子（其中x=o,m,p分别代表邻位、间位、对位取代,n=0,1,2,3分别代表t BCz基团的取代数目）为研究对象,形成了横向邻、间、对位置取代和纵向分别引入0个、1个、2个、3个不同数目辅助受体取代的12个TADF分子的研究体系,研究了其在三氯甲烷溶剂中的光物理性质。结果表明,一方面,间位取代能够抑制分子的几何变化,阻碍分子的非辐射能量消耗过程,也就是说,间位取代最有利于TADF分子的辐射跃迁过程;另一方面,邻位取代和一个t BCz基团以及两个PO基团取代（n=1）的分子具有最快的反向系间窜越速率(Reverse Intersystem Crossing Rate,KRISC),为设计高效天蓝色TADF分子提供了一种有效的方法。在这个工作中我们从理论上解释了这12个分子的发光机制,总结出辅助受体的不同取代位置和不同取代数目对TADF分子发光性质影响的规律,为设计合成新型高效的天蓝色TADF发光体提供了理论依据。（2）氟取代对AIE-TADF分子发光性质影响的机理研究。本工作选取同时具有AIE和TADF性质的单氟取代的SFDBQPXZ分子和双氟取代的DFDBQPXZ分子为研究对象,计算了其在甲苯溶液和固相环境中的光物理性质,研究了其发光机理。结果表明,SFDBQPXZ和DFDBQPXZ分子都具有较小的ΔEST和较大的SOC常数,以及TADF性质。在甲苯溶液中,计算发现SFDBQPXZ和DFDBQPXZ不发光,而在固相环境中,两个分子都发光,且瞬时荧光效率(ΦPF)分别是12.4%和4.5%,从而说明了这两个氟取代分子具有AIE性质。进一步分析发现,在固相环境中SFDBQPXZ的分子间相互作用比DFDBQPXZ大,使得SFDBQPXZ的KRISC和ΦPF也比DFDBQPXZ大,表明了SFDBQPXZ在聚集态下的发光性质比DFDBQPXZ好。在这个工作中我们合理地解释了实验测量结果,分析了聚集态下分子间相互作用对分子结构产生的影响,阐明了氟取代AIE-TADF分子的发光机理。本论文共有五章内容组成,第一章为绪论,介绍了OLED的发展过程、五代发光材料的相关研究和取代效应对TADF分子发光性质影响的研究进展。第二章介绍了本论文中所用到的理论方法,包括密度泛函理论（DFT）、含时密度泛函理论（TD-DFT）、QM/MM方法和计算激发态衰减速率的理论方法。第三章研究了辅助受体的不同取代位置和不同取代数目对天蓝色TADF分子激发态性质的影响。第四章研究了氟取代对AIE-TADF分子发光性质的影响。第五章对本论文的工作进行总结,并对日后的工作进行展望。
张捷[6]（2021）在《官能化非富勒烯稠环电子受体的理论研究》文中研究指明混合本体异质结有机太阳能电池因其质量轻薄、柔韧性好、成本低廉、材料丰富、工艺简明、结构可调等特点备受全世界研究人员的关注。过去几十年来有机光伏器件活性层材料中受体的研究与运用一直以富勒烯及其衍生物为主,但因其光子吸收有限、结构改性困难、电压损耗大等固有缺点,基于富勒烯受体的有机光伏器件的能量转换效率发展十分缓慢。因此非富勒烯受体的研究越来越重要,尤其是自2018年来,基于非富勒烯稠环电子受体所制备的有机光伏器件取得了突破性的高能量转换效率,而今已超过18%。目前,对非富勒烯稠环电子受体的研究,一方面集中于给受体的匹配以获得合适的能级、互补的光子吸收和优异的共混膜形态;另一方面关注于受体本身的改性,正确的改性方向、合理的改性策略可以有效改善和调控非富勒烯受体的电子结构、分子能级和紫外-可见吸收光谱等。本论文主要选择了两类官能化非富勒烯稠环电子受体,缺电子并五苯和Y6及其衍生物作为研究对象,借助可靠的密度泛函理论、含时密度泛函理论和Marcus理论对其电子结构、激发态性质和电荷传输性质进行了深入的探讨与分析。本论文的主要内容如下:（1）缺电子并五苯非富勒烯小分子因其具有高的载流子迁移率及结构简单、成本低廉等优点而受到关注,广泛应用于有机晶体管和有机太阳能电池中。已有研究证明通过引入吸电子官能团到6,13-双（三甲基硅烷基炔基）并五苯中可以降低其LUMO能级,使其从富含电子的材料向缺电子材料转化,并且应用于有机太阳能电池的电子受体。在第3章中,我们系统地研究了不同吸电子官能团（-CN、-CF3、-NO2）和不同取代位置（边缘苯环邻位R1、间位R2）对缺电子并五苯衍生物非富勒烯小分子的前线分子轨道、电子分布、偶极矩、激子结合能和紫外-可见吸收谱的影响。计算结果表明,引入-CN官能团改性的分子具有较大的偶极矩。对于引入相同吸电子官能团的分子,在R2位置引入的改性分子的偶极矩一般大于R1位置的改性分子,并且R2位置取代比R1位置取代的分子的激子结合能低。此外,结果还表明,这一系列官能化非富勒烯小分子的激子结合能都低于富勒烯C60分子,且在可见光和紫外波段都比C60分子具有更高的吸收强度。该理论计算结果说明缺电子并五苯衍生物是一类很有潜力的非富勒烯受体材料,对官能团的位置和性质研究为新型非富勒烯受体的化学修饰提供了一个很好的思路。（2）基于非富勒烯稠环电子受体Y6的有机太阳能电池因其在能量转换效率方面的重大突破而受到研究者们的广泛关注。最近,实验发现基于非富勒烯受体BTPT-4F（拥有和Y6一样的A2-DA1D-A2型分子结构,但具有不同的烷基侧链和较短的稠环骨架）的器件的光伏性能远低于基于受体Y6的器件。而BTPT-4F和Y6的分子结构差异（稠环骨架长度、端基烷基直链和中心烷基支链）分别如何影响有机光伏器件的光电性能,特别是如何影响薄膜中的分子排列和电子迁移率,目前尚不清楚。因此,在第4章,我们模拟和构建了Y6（也称BTPTT-4F）、BTPT-4F以及与之对照的两个中间分子BTPTT-4F-C8和BTPTT-4F-C12可能的双体构型,来系统地研究稠环骨架或烷基侧链分别对其分子堆积和电子迁移率的影响。在计算结果与实验趋势吻合很好的情况下,我们发现稠环骨架长度和端基/中心烷基链对分子的平面性和排列均有显着影响。扩展稠环骨架长度相较于改变烷基侧链显着提高了这一系列小分子的电子迁移率,而去除端基侧链和增长中心烷基支链也能够进一步提高电子迁移率。结果还表明,分子间的高电子耦合和高电子迁移率主要取决于末端基团间紧密的面对面取向堆积和分子间部分骨架的良好重叠。这一发现加深了对基于Y6受体的有机光伏器件的认识,为今后Y6的分子修饰提供了指导。
丁岩[7]（2020）在《有机半导体材料的能级结构和光电性质的研究》文中研究表明随着量子力学的发展,研究人员能够对传统有机半导体的性质进行更进一步深入的研究。传统的有机半导体的能级理论目前仍然沿用无机半导体的能带理论,但有机半导体的分子结构和无机半导体的原子结构存在巨大的区别,这样的区别所导致的能级结构和共轭效应,以及包括迁移率,荧光量子效率等等光学和电学方面性质的差别是巨大的,本论文希望通过量子力学计算和实验测试来探究出其中的区别。1)本论文合成了一系列有机半导体材料（PFP1,PFP2,BP1,PhORPh1,ORPh2,ORThi2,ORPhCN2,ORPhF2）,通过实验测试和理论计算的方法,得出了他们的紫外吸收和发射光谱,在此基础上研究了它们的能级结构。本论文首先用实验测试的方法测试了材料（PFP1,PFP2,BP1,PhORPh1,ORPh2,ORThi2,ORPhCN2,ORPh F2,PhCN2）在溶液状态下的的紫外吸收和发射光谱,然以后又用量子计算软件模拟了这些材料的吸收和发射光谱,通过对比实验和计算的光谱,分析了它们的能级跃迁的类型、电子云转移趋势等,并证明卡莎规则对于芘芴类型的材料同样适用。2)在上一章合成的基础上,本论文对这些有机半导体材料进行了更进一步的研究,本论文用两种不同的方法测试了它们的荧光量子效率;使用阻抗谱法测试了这些材料的迁移率,并用量子软件计算了它们的重组能,在这些数据的基础上,本论文进行了一系列的探索和分析,并得到了一些有意义的结果。3)本论文利用高斯09等计算软件,对三并茚衍生物中的π-π超共轭现象进行了研究,从微观上定量的探究了π-π超共轭效应对分子中不同能态的电子激发跃迁的影响;计算了四种三并茚衍生物材料在不同构象下的单点能,测出了它们的玻璃化转变温度,并讨论了不同的基团结构对于有机半导体材料玻璃化转变温度的影响。
鲁腾飞[8]（2020）在《理论研究染料敏化太阳能电池中染料分子结构调控及电子转移机制》文中研究说明染料敏化太阳能电池（DSSCs）具有低成本、低污染且可高效的将太阳能转化为电能的优点而被广泛研究。深刻理解染料敏化太阳能电池的工作机理对提高电池的光电转化效率起着重要作用。染料分子是染料敏化太阳能电池中最重要的组成部分。染料被用于捕获太阳光并进行界面电子转移,针对染料敏化剂进行合理地结构修饰能有效的提高电池效率。理论计算可预测实验并辅助实验,并从原子细节揭示染料敏化太阳能电池的工作机理并表征不同组件对其效率的重要影响。本文从广泛研究的Ru（II）配合物染料和有机染料出发,从理论层面深入探讨染料分子的微观结构对电池性能的影响。从而为实验设计新型高效的染料敏化剂提供有益的理论指导。相关研究内容如下:现阶段在Ru（II）配合物染料中通常使用中性配体,然而阴离子配体却较少被关注到。基于此,针对Ru（II）配合物染料中阴离子辅助配体对DSSCs性能的影响进行深入探讨。详细讨论了三种具有中性或阴离子四唑基配体的Ru（II）配合物染料。使用密度泛函理论结合含时密度泛函理论方法调查了染料分子的几何结构、电子结构、光学吸收性质以及界面相互作用。计算结果表明,阴离子辅助配体能有效增强给电子能力、提高占据轨道能级从而增强光捕获能力。同时改善界面电荷分离,抑制不利于电池性能的能量损失通道。而中性配体的主要光学吸收带呈现配体至配体的电荷转移特征,不利于分子内电荷分离。为了阐明阴离子辅助配体如何影响染料/Ti O2的界面电荷转移,执行了量子动力学模拟。研究结果表明电子初始态的选择强烈影响界面电荷注入,同时证实了阴离子基团的引入能有效加快界面电荷转移。总之,模拟结果与实验数据很好地吻合,有助于理解阴离子四唑基配体如何对器件性能进行改善。建议实验设计高效的染料分子可以拓展到含有阴离子基团的钌配合物染料分子上。探究了钌配合物中染料分子的吸附基团取代位置的差异对染料光电性能的影响。采用基于芳基胺的正方形平面四齿配体的Ru（II）配合物染料K1作为母体染料,通过提高辅助配体共轭性以及变换吸附基团的取代位置从理论角度设计了三个新型染料（Ru1、Ru2和Ru3）。实验已证实,K1由于具有高度共轭的辅助配体使其光吸收能力优于着名的N749染料,因此将其作为母体染料进一步结构修饰并对不同染料性能进行详细表征。具体针对染料的几何和电子结构性质、光的捕获及利用、分子内/分子与界面的电荷转移进行详细探讨。研究结果表明,相比于参考染料K1,含有共轭性更强的芳基甲烷基团的Ru1具有更强的光吸收能力和更有效的界面电子转移。证实了羧酸吸附基团的位置能够很大程度上影响界面电子转移速率。根本原因在于改变吸附基团的位置导致电子给体与电子受体轨道之间相互作用的耦合程度发生改变,因此Ru3（吸附基团连接到吡啶环上）比Ru2（吸附基团连接到吡咯配体上）具有更快的界面电子转移速率。系统的研究了有机染料分子中π-桥的共轭扩展和电子给体的结构修饰对染料性能的影响。通过多种修饰策略调控有机染料分子电子给体和π-桥基团,从理论角度设计了一系列有前景的有机D-π-A染料。全面地分析了影响染料以及染料/Ti O2界面体系效率的光吸收性能、分子内电荷转移、染料与电解质I2复合特性、染料再生性质以及界面电子注入速率。研究结果表明,进一步延长染料的π-桥能够使得吸收光谱逐渐红移,光捕获能力增强,但却会使得最高占据分子轨道（HOMO）能级下降,导致染料的HOMO能级与电解质的氧化还原电势之间产生不利的能级排布。因此注入到Ti O2中的电子与电解质之间的电荷复合增加,染料再生效率低下,从理论上揭示了电池性能降低的关键原因。用咔唑或香豆素电子给体基团进一步取代三苯胺电子给体可以定向降低HOMO能级,在保持其他优异特性的前提下同时避免无效的染料再生过程。最终设计出了一个光吸收效率、染料再生效率均较高的染料分子。电子受体基团可强烈影响界面电子转移从而控制电池表现,因此值得深入探讨。研究了一系列用于染料敏化太阳能电池的吸附基团,并特别关注于最具潜力的新型吡啶叶立德吸附基团。使用量子化学计算分析染料的光吸收性质、染料/（Ti O2）16团簇复合体系态密度变化以及界面电荷转移。通过对影响短路电流和开路电压的关键参数进行全面评估以衡量不同吸附基团对染料性能的影响,从而筛选出更具前景的吸附基团。研究结果表明,基于吡啶叶立德吸附基团的染料有利于光的捕获并改善分子内电荷转移特征,同时向上迁移Ti O2半导体导带边缘,因此进一步提升了短路电流和开路电压。由于更强的电子给体-电子受体的相互作用,具有共轭结构的若丹宁-3-乙酸吸附基团相对于其非共轭结构增强了电子注入能力。理论计算结果表明,与传统的羧酸和若丹宁-3乙酸吸附基团相对比,新型吡啶叶立德吸附基团具有巨大的应用潜力。揭示了局部结构变化在界面电子转移中的关键作用。
陈克鹏[9]（2020）在《电子给受体三重态光敏剂系间窜越性质研究》文中研究表明自旋轨道耦合电荷转移系间窜越（SOCT-ISC）,即电荷分离/电荷复合（CS/CR）机理促进系间窜越（ISC）的方法设计制备三重态光敏剂,这种设计制备新型三重态光敏剂的方法可以较好的解决传统的三重态光敏剂细胞毒性的问题。而且,相比于其它设计制备无重原子三重态光敏剂的方法,如同引入自旋转换单元（如C60）的方法相比,其有溶解性好,合成容易的优势;同nπ*（?）ππ*方法相比,具有易于衍生化,延长吸收波长同时保证高效系间窜越的优势;同另一种电荷分离/电荷复合机理促进系间窜越的方法相比,即同自由基对系间窜越（RP-1SC）方法相比,具有合成简单,系间窜越速率快的优势。因此,基于SOCT-ISC机理的方法设计制备的无重子三重态光敏剂是非常有前景的方法。但是目前报道的基于SOCT-ISC机理的三重态光敏剂分子,其种类单一,发色团吸收多在紫外区,而且,其系间窜越规律研究不足。本论文设计制备了多个基于SOCT-ISC机理的紧凑电子给受体（D/A）体系分子,研究了电子耦合作用（可用电子耦合矩阵元VDA量化描述）、分子构型、D/A中心距离、溶剂极性等因素对电荷转移（CT）态性质的影响规律,进而研究了影响系间帘越效率的因素及规律,为设计制备新型的无重原子三重态光敏剂提供理论支持和借鉴。具体研究结果如下:以萘酰二亚胺（ND1）发色团为电子受体,在萘酰二亚胺上连接不同的电子给体构造多元紧凑D/A体系,电子给体分别是蒽（An）与烷基胺链（NH）。紫外-可见吸收光谱表明,多个电子给体的电子耦合作用不具有协同作用,如Br-NDI-NH（仅是烷基胺链作用）与9-An-NDI-NH（烷基胺链与蒽同时作用）的VDA分别是0.55 cV和0.36 eV;飞秒时间分辨吸收光谱证明,9-An-NDI-NH存在电荷分离（CS,0.83 ps）和电荷复合（CR,50 ps）过程,其系间窜越机理是SOCT-ISC机理。9-An-NDI-NH的分子构型虽是垂直构型（D/A二面角是88°）,但是其系间窜越效率很低（Φ△=13%）,证明垂直构型并不是高效SOCT-ISC的充分条件,CT态与三重态的能级差大,即不存在与CT态能级匹配的定域的三重态（3LE）,进而降低了系间窜越效率。为了验证存在上述影响系间窜越效率的因素,又设计制备了蒽与萘酰亚胺（NI）连接的紧凑D/A体系。敏化单线态氧实验结果表明,9-An-NI在二氯甲烷中的单线态氧量子产率（ΦΔ）为88%,研究表明,9-An-NI高效系间窜越不仅是因为垂直分子构型（D/A二面角是81°）,其他因素,如CT态与三重态能级匹配（能级差小,0.24 eV）以及电荷复合到三重态（5.4ps）比电荷复合到基态（63 ps）速率更快,也能促进其系间窜越。因此,系间窜越效率与多个因素有关。以可见光区具有强吸收的氟化硼络合二吡咯甲川（Bodipy）为电子受体,以吩噻嗪（PTZ）为电子给体。电子给受体直接相连或者中间连接一个苯环分别设计制备了 PTZ-BDP-2和PTZ-BDP-1。在甲苯中,PTZ-BDP-1的CT能级比PTZ-BDP-2的CT能级更加匹配三重态能级,其能级差分别是0.01eV和0.21 eV,但是PTZ-BDP-2在甲苯中电子转移驱动力大,而且PTZ-BDP-2的分子更接近垂直构型（D/A二面角是87°）。实验结果表明,PTZ-BDP-1的ΦΔ（25%）比PTZ-BDP-2的ΦΔ（67%）的要低很多。因此,高效系间窜越是多个因素共同作用的结果。其次,首次报道了基于SOCT-ISC机理的含可见光区有吸收的发色团的三重态光敏剂可以应用于三重态-三重态湮灭上转换（TTA UC）中,用510nm的绿色连续激光激发,观察到了肉眼可见的上转换蓝光,其上转换量子产率是3.2%。利用强给电子能力的电子给体可以调控其D/A体系CT态能级的特点,将强给电子基（5,10-二氢-5,10-二甲吩嗪,简称吩嗪,PZ）作为电子给体连接到Bodipy上,构建吩嗪-Bodipy（PZ-Bodopy）紧凑D/A体系。紫外-可见吸收光谱表明,非垂直结构的分子（D/A二面角约是50°）有利于其在近红外区产生CT宽谱带吸收（最大吸收波长为670 nm,半高全宽是3610 cm-1）,说明通过控制分子构型,使电子给受体之间产生较强的电子耦合作用,进而可产生红移的新吸收峰,同时,分子间的三重态敏化实验表明定域在Bodipy上三重态能级（3LE,1.65～1.69 eV）没有改变,证明引入强给电子能力的电子给体是一种潜在设计制备近红外吸收的三重态光敏剂的方法;进一步,通过分子间的三重态敏化实验以及含时的密度泛函理论（TDDFT）计算共同证明了高极性溶剂中存在一个比定域在Bodipy上三重态（3LE,1.65～1.69 eV）能级更低的3CT态（1.23 eV）。
刘晓燕[10]（2020）在《影响载流子迁移的因素和多元环分子激发态质子转移的研究》文中研究表明本论文主要使用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）与光谱实验技术相结合的方法,研究了影响有机半导体材料载流子迁移性质的因素以及含不同多元环氢键的分子激发态质子转移（ESPT）反应的机理,主要的研究内容及相关结论如下:（1）采用第一性原理计算与Marcus理论相结合的方法分别研究了烷基取代和N、O、S三种元素对有机半导体材料载流子迁移率的影响。首先,通过比较bistetracene（BT）分子烷基取代前后结构的重组能、电子耦合及分子间相对距离的大小,发现烷基取代对分子重组能的影响较小,反而可以增强分子间的电子耦合,进而提高了材料的载流子迁移率。随后,我们又选取了结构中含有N、O、S三种元素的N,N’-dioctyl-NDTI（C8-NDTI）分子。通过比较N、O、S三种元素分别对分子重组能、键长及分子轨道的贡献,我们发现:O原子能降低C8-NDTI分子空穴迁移过程中的重组能,也能增加其相邻分子间的电子耦合;S原子则对C8-NDTI分子电子迁移过程中的重组能有减弱效果;而N原子在C8-NDTI分子电子和空穴迁移过程中均无明显贡献。（2）使用TDDFT方法研究了含五元环分子内氢键的2-（6’-hydroxy-2’-pyridyl）benzimidazole（BI）分子在乙腈、水和乙醇三种不同溶剂环境下的ESPT过程。通过几何优化、势能曲线分析,我们发现在非质子溶剂乙腈中,BI分子在基态和激发态都存在难以跨越的高势垒（18kcal/mol）。也就是说,在乙腈溶剂中BI分子是不能发生激发态分子内质子转移（ESIPT）反应的。随后,使用一个水分子或乙醇分子作为桥梁,构建了 BI分子与溶剂分子的分子间氢键。通过对两个分子间氢键的扫描优化,我们发现水分子或乙醇分子都可协助BI分子跨越较小的势垒（7～9kcal/mol）发生ESPT反应。同时证明了上述ESPT反应是分步反应机理。（3）使用多种泛函方法研究了含两个六元环分子内氢键的doxorubicin（DXR）分子的激发态分子内双质子转移反应过程。首先对DXR分子的荧光光谱进行了模拟,发现了两个实验上未观测到的单质子转移互变异构体的荧光峰（578nm和572nm）。然后通过对势能曲线的分析,发现DXR分子可以分别沿着两条连续的单质子转移路径分步进行转移,并且这两条转移路径是竞争关系。而以协同的方式进行DXR分子激发态双质子转移则因较高的势垒而被排除。（4）使用理论与实验相结合的方法设计、合成并表征了含非平面七元环分子内氢键的 3-（2-（4-（dimethylamino）phenyl）benzothiazol-4-yl）-4-hydroxybenzon-itrile（HBN）分子。通过分析实验观测到的荧光光谱数据,我们发现HBN分子在水中可以实现ESIPT过程,而在有机溶剂中无法实现。随后扫描的势能面也证明了 HBN分子可以发生ESIPT反应这一结论。此外,将葫芦脲[7]分子加入到HBN水溶液中,发现可抑制其ESIPT反应;而后加入金刚烷分子,HBN分子的ESIPT反应过程得以恢复。由此实现了葫芦脲[7]-金刚烷对HBN分子ESIPT反应过程的调控。
二、One approach to calculating the solvent reorganization energy of intramolecular electron transfer（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、One approach to calculating the solvent reorganization energy of intramolecular electron transfer（论文提纲范文）
（1）高性能有机小分子双光子荧光探针的发光机理及性质的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 双光子吸收材料的发展和应用 |
| 1.2 有机小分子双光子荧光探针的研究简述 |
| 1.2.1 香豆素类有机小分子双光子荧光探针 |
| 1.2.2 BODIPY类有机小分子双光子荧光探针 |
| 1.2.3 荧光素和罗丹明类有机小分子双光子荧光探针 |
| 1.3 本论文的选题背景和主要内容 |
| 第二章 理论基础和计算方法 |
| 2.1 光物理基过程基本假设和原理 |
| 2.1.1 Born-Oppenheimer近似 |
| 2.1.2 Frank-Condon原理 |
| 2.1.3 Fermi黄金规则 |
| 2.2 单光子吸收原理 |
| 2.3 双光子吸收原理 |
| 2.4 激发态辐射跃迁速率 |
| 2.5 激发态无辐射跃迁速率 |
| 2.5.1 内转换跃迁速率 |
| 2.5.2 系间窜越速率 |
| 第三章 侧链取代基对次氯酸双光子荧光探针光学性质的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 电子结构和单光子吸收 |
| 3.3.2 荧光性质和发光机理 |
| 3.3.3 双光子吸收性质 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 分子对称性对阳离子型核酸双光子荧光探针光学性质的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 单光子吸收和荧光发射性质 |
| 4.3.2 荧光发光效率和发光机理分析 |
| 4.3.3 双光子吸收性质 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 分子骨架π扩展方式对比率型过氧化氢双光子荧光探针光学性质的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 单光子吸收和荧光发射性质 |
| 5.3.2 荧光发光效率和发光机理分析 |
| 5.3.3 双光子吸收性质 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 分子骨架杂化对比率型次氯酸双光子荧光和室温磷光探针光学性质的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）组合QM/MM方法在计算脱羧反应的溶剂效应及水溶液和蛋白中二硫键交换反应机理中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 脱羧反应 |
| 1.2.1 脱羧反应的机理 |
| 1.2.1.1 热化学脱羧 |
| 1.2.1.2 光催化脱羧 |
| 1.2.1.3 酶催化脱羧 |
| 1.2.1.4 一些常见的有机酸脱羧反应 |
| 1.3 二硫键交换反应 |
| 1.3.1 二硫键的形成 |
| 1.3.1.1 硫醇/二硫键交换反应 |
| 1.3.1.2 氧化剂和氧化化学 |
| 1.3.2 酶催化硫醇氧化反应 |
| 1.3.2.1 蛋白异构化酶(PDI) |
| 1.3.2.2 含醌的酶 |
| 1.3.2.2.1 DsbB |
| 1.3.2.2.2 VKOR |
| 1.3.2.3 含黄素的酶 |
| 1.3.3 生物体系中的氧化折叠 |
| 1.3.3.1 细菌周质中的氧化折叠 |
| 1.3.3.2 内质网中的氧化折叠 |
| 1.4 本论文的研究内容和意义 |
| 第2章 理论基础及计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 能量的计算 |
| 2.2.1 量子力学基础 |
| 2.2.1.1 绝热和Born-Oppenheimer近似 |
| 2.2.1.2 轨道概念的引入 |
| 2.2.1.3 Slater行列式以及分子轨道的计算 |
| 2.2.1.4 Hartree-Fock方程和基组 |
| 2.2.1.5 电子相关方法,密度泛函理论方法以及半经验方法 |
| 2.2.2 分子力场 |
| 2.2.2.1 键伸缩能 |
| 2.2.2.2 角度弯曲能 |
| 2.2.2.3 二面角扭转能 |
| 2.2.2.4 平面外扭转项和交叉项 |
| 2.2.2.5 非键相互作用能 |
| 2.2.2.5.1 静电相互作用能 |
| 2.2.2.5.2 范德华相互作用能 |
| 2.2.2.6 力场参数化 |
| 2.3 势能面和自由能面 |
| 2.3.1 能量最小化 |
| 2.3.2 过渡态和反应路径 |
| 2.3.3 分子动力学模拟 |
| 2.3.3.1 周期性边界条件 |
| 2.3.3.2 L-J势函数的截断 |
| 2.3.3.3 长程静电势的计算 |
| 2.4 自由能的计算 |
| 2.4.1 自由能差的计算 |
| 2.4.1.1 热力学微扰 |
| 2.4.1.2 热力学积分和“缓慢增长”法 |
| 2.4.1.3 平均力势和伞形抽样 |
| 2.4.2 组合QM/MM方法 |
| 2.4.3 过渡态理论和速率常数 |
| 2.4.4 Bell-Evans-Polanyi原理/Hammond假设/Marcus理论 |
| 第3章 双精度QM/MM模拟探究水溶液中脱羧反应自由能垒的溶剂诱导效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.2.1 双精度的QM/MM |
| 3.2.2 QM/MM相互作用能的验证 |
| 3.2.3 溶剂极化能的能量分解分析 |
| 3.3 计算细节 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 对脱羧反应的双精度能量矫正 |
| 3.4.2 通过双分子络合物的构建用以描述QM/MM相互作用能 |
| 3.4.3 脱羧反应的平均力势和自由能 |
| 3.4.4 自由能的线性关系以及相互作用能的分解。 |
| 3.4.5 径向分布函数 |
| 3.5 .本章小结 |
| 第4章 二甲基甲酰胺和水中的脱羧及其逆反应-二氧化碳的捕集过程自由能垒的内在机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法和计算细节 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 深入研究水溶液中的硫醇/二硫键交换反应 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 计算方法和计算细节 |
| 5.2.1 气相的MEP |
| 5.2.2 分子间相互作用能 |
| 5.2.3 QM/MM势和自由能的计算 |
| 5.3 计算结果和讨论 |
| 5.3.1 气相MEP |
| 5.3.2 分子间相互作用能 |
| 5.3.3 平均力势的计算 |
| 5.3.4 三个硫和水中氢间的径向分布函数 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 DsbB氧化DsbA的机理研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.1.1 大肠杆菌中的氧化和异构化机理 |
| 6.1.2 DsbA和 DsbB的结构特点 |
| 6.1.3 DsbB-DsbA的氧化机制 |
| 6.2 计算方法和计算细节 |
| 6.2.1 模拟体系的搭建 |
| 6.2.2 分子动力学模拟参数 |
| 6.2.3 自由能的模拟 |
| 6.3 结果和讨论 |
| 6.3.1 快反应 |
| 6.3.2 慢反应 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 博士期间发表论文情况 |
| 致谢 |
（3）一价铜配合物（磷光、热活化延迟荧光及双通道混合）发光机理的理论研究及分子设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 有机电致发光材料概述 |
| 1.2 有机电致发光材料的研究进展 |
| 1.3 Cu(Ⅰ)配合物OLED材料 |
| 1.4 选题意义和研究内容 |
| 第二章 理论基础和计算方法 |
| 2.1 多电子体系的薛定谔方程 |
| 2.2 波恩-奥本海默近似 |
| 2.3 自洽场分子轨道理论 |
| 2.4 密度泛函理论 |
| 2.5 金属配合物光物理性质计算的理论模型 |
| 2.5.1 光物理过程基本假设及原理 |
| 2.5.2 激发态的衰减 |
| 第三章 提高一价铜配合物磷光效率根源的理论研究:含DPEphos和喹啉取代衍生物配体 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 几何结构与电子结构 |
| 3.3.2 在DCM中的吸收和发射光谱 |
| 3.3.3 磷光量子产率 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 分子水平理解带有7,8-双(二苯基膦)-7,8-二碳-巢型十一碳硼酸配体一价铜配合物的TADF材料:发光机理及分子设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 几何及电子结构 |
| 4.3.2 DCM溶液中的吸收和发射光谱 |
| 4.3.3 TADF |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 理论模拟溶液和固相揭示ΔE_(ST)对四面体一价铜配合物延迟荧光速率,寿命和发光强度比率的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算细节 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 几何及电子结构 |
| 5.3.2 吸收和发射光谱 |
| 5.3.3 TADF |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）高效长寿命有机分子材料的发光机制和性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 有机发光二极管简述 |
| 1.1.1 有机发光二极管的发展 |
| 1.1.2 器件结构及工作原理 |
| 1.2 传统发光材料 |
| 1.3 新型发光材料 |
| 1.3.1 延迟荧光材料 |
| 1.3.2 有机室温磷光材料 |
| 1.4 本论文研究目的和研究内容 |
| 第二章 理论方法 |
| 2.1 有机分子光物理过程 |
| 2.1.1 效率和寿命 |
| 2.1.2 辐射速率和无辐射速率 |
| 2.2 相关理论计算基础 |
| 2.2.1 最优泛函和极化连续介质模型调控 |
| 2.2.2 量子力学/分子力学计算方法 |
| 2.2.3 分子动力学 |
| 第三章 分子间相互作用对热活化延迟荧光分子发光性质的影响 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 跃迁属性和能差 |
| 3.3.2 ISC和 RISC速率 |
| 3.3.3 分子间相互作用和重组能 |
| 3.3.4 电荷载流子迁移率 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 堆积效应对近红外分子的延迟荧光性质的影响 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 计算细节 |
| 4.2.1 MD模拟 |
| 4.2.2 QM/ MM计算 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 分子几何结构 |
| 4.3.2 能级图与跃迁性质 |
| 4.3.3 HR因子与重组能 |
| 4.3.4 激发态动力学性质 |
| 4.4 结论 |
| 第五章 主客体对热活化延迟荧光分子发光性质的影响 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 计算细节 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 前线分子轨道分析 |
| 5.3.2 F?rster能量传递过程 |
| 5.3.3 ISC 速率和RISC 速率 |
| 5.3.4 电荷转移率 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 分子堆积对有机室温磷光分子发光性质的影响 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 计算细节 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 几何结构与电子结构 |
| 6.3.2 能级图与跃迁性质 |
| 6.3.3 激发态动力学性质 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 烷烃链的长短和数目对有机室温磷光分子发光性质的影响 |
| 7.1 研究背景 |
| 7.2 计算细节 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 光物理性质 |
| 7.3.2 黄昆因子和重组能 |
| 7.3.3 烷烃链长度和数目对寿命和效率的影响 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 工作总结 |
| 8.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）取代效应对热活化延迟荧光分子发光性质的影响（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 有机发光二极管(OLED)简介 |
| 1.2 有机电致发光材料的分类 |
| 1.2.1 传统荧光材料 |
| 1.2.2 传统磷光材料 |
| 1.2.3 热活化延迟荧光(TADF)材料 |
| 1.2.4 杂化局域电荷转移态(HLCT)材料 |
| 1.2.5 有机室温磷光(RTP)材料 |
| 1.3 取代效应对TADF分子发光性质影响的研究进展 |
| 1.3.1 不同取代基位置对TADF分子发光性质的影响 |
| 1.3.2 不同取代基数目对TADF分子发光性质的影响 |
| 1.4 本论文的研究目的和研究内容 |
| 第二章 理论方法 |
| 2.1 计算理论基础 |
| 2.1.1 密度泛函理论(DFT) |
| 2.1.2 含时密度泛函理论(TD-DFT) |
| 2.1.3 量子力学/分子力学(QM/MM)方法 |
| 2.2 激发态衰减速率理论 |
| 2.2.1 辐射速率计算方法 |
| 2.2.2 内转换速率计算方法 |
| 2.2.3 系间窜越速率计算方法 |
| 第三章 辅助受体对天蓝色TADF分子激发态性质影响的机理研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 几何结构 |
| 3.3.2 前线分子轨道与能级结构 |
| 3.3.3 激发态性质 |
| 3.3.4 发光机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 氟取代对AIE-TADF分子发光性质影响的机理研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 计算细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 几何结构与分子间相互作用 |
| 4.3.2 前线分子轨道与能级结构 |
| 4.3.3 激发态性质 |
| 4.3.4 重组能 |
| 4.3.5 AIE和 TADF机制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）官能化非富勒烯稠环电子受体的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 有机太阳能电池的背景介绍 |
| 1.2 有机太阳能电池的结构 |
| 1.3 有机太阳能电池的工作原理 |
| 1.4 有机太阳能电池的光伏参数 |
| 1.5 非富勒烯受体材料 |
| 1.5.1 富勒烯受体 |
| 1.5.2 非富勒烯受体 |
| 1.5.3 官能化非富勒烯受体 |
| 1.6 本论文的研究内容与意义 |
| 第2章 理论背景与计算方法 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.2 含时密度泛函理论 |
| 2.3 长程校正泛函 |
| 2.4 极化连续介质模型 |
| 2.5 激子结合能 |
| 2.6 紫外-可见吸收光谱 |
| 2.7 载流子迁移率 |
| 2.8 软件包介绍 |
| 第3章 缺电子并五苯衍生物小分子光伏性质的理论研究 |
| 3.1 缺电子并五苯衍生物的背景介绍 |
| 3.2 计算细节与方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 基准计算 |
| 3.3.2 基态电子结构与偶极矩 |
| 3.3.3 激子结合能 |
| 3.3.4 紫外-可见吸收光谱 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Y6 及其衍生物小分子电荷传输性质的理论研究 |
| 4.1 Y6 及其衍生物的背景介绍 |
| 4.2 计算细节与方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 双体构型的构建 |
| 4.3.2 基准计算 |
| 4.3.3 分子单体的偶极矩和电子/空穴分布 |
| 4.3.4 结合能和分子间距离 |
| 4.3.5 重组能 |
| 4.3.6 电子耦合与电子迁移率 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 硕士在读期间学术成果 |
（7）有机半导体材料的能级结构和光电性质的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 有机半导体材料的分类和应用 |
| 1.2.1 P型有机半导体材料,N型有机半导体材料和双极性传输材料 |
| 1.2.2 P型有机半导体材料及其应用 |
| 1.2.3 N型有机半导体材料及其应用 |
| 1.2.4 双极性传输材料及其应用 |
| 1.3 实验原理和方法 |
| 1.3.1 密度泛函理论 |
| 1.3.2 有机半导体材料的能级结构理论 |
| 1.3.3 有机半导体材料中的载流子传输 |
| 第二章 有机半导体材料的能级结构研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 验原料和试剂 |
| 2.2.2 目标产物以及合成路线 |
| 2.3 循环伏安法原理 |
| 2.4 理论计算方法和细节 |
| 2.5 结果与讨论 |
| 2.5.1 前线分子轨道 |
| 2.5.2 吸收光谱 |
| 2.5.3 发射光谱 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 有机半导体材料发光效率和载流子迁移率的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算细节和原理 |
| 3.2.1 重组能 |
| 3.2.2 Macus理论 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 PLQY(荧光量子效率) |
| 3.3.2 绝对量子产率 |
| 3.3.3 相对量子产率 |
| 3.3.4 重组能 |
| 3.3.5 载流子迁移率 |
| 3.3.6 分子构象和能量 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 以三并茚为核的芘衍生物分子中的π-π超共轭效应和玻璃化转变温度的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论计算细节 |
| 4.2.1 电子激发过程中空穴和电子的定义 |
| 4.2.2 分子轨道、基团对空穴和电子的贡献 |
| 4.2.3 空穴和电子在全空间中分布特征的定量描述 |
| 4.2.4 空穴、电子分布的平滑化描述 |
| 4.2.5 空穴-电子间的库仑吸引能（激子结合能） |
| 4.2.6 单点能的计算 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 玻璃化转变温度(Tg) |
| 4.3.2 π-π超共轭效应的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 附录1 材料的测试数据 |
| 1.部分化合物的核磁谱图 |
| 2.三并茚衍生物材料的模拟计算光谱和紫外吸收光谱 |
| 2.1 模拟计算光谱 |
| 2.2 实验测试所得的紫外吸收光谱 |
| 附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录3 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（8）理论研究染料敏化太阳能电池中染料分子结构调控及电子转移机制（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 太阳能电池的研究背景 |
| 1.2 染料敏化太阳能电池的发展历史 |
| 1.3 染料敏化太阳能电池的基本结构及工作原理 |
| 1.4 染料敏化太阳能电池中染料敏化剂分子设计策略 |
| 1.4.1 提升开路电压Voc |
| 1.4.2 提升短路电流Jsc |
| 1.5 研究的意义和内容 |
| 第二章 理论基础与计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基础理论方法 |
| 2.2.1 薛定谔方程 |
| 2.2.2 Born-Oppenheimer近似 |
| 2.2.3 单电子近似 |
| 2.2.4 Hartree-Fock方法 |
| 2.2.5 单组态相互作用方法(CIS) |
| 2.2.6 微扰理论 |
| 2.3 密度泛函理论(DFT) |
| 2.3.1 Thomas-Fermi模型 |
| 2.3.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.3.3 Kohn-Sham方程 |
| 2.3.4 交换关联泛函 |
| 2.3.5 局域密度近似 |
| 2.3.6 广义梯度近似 |
| 2.4 含时密度泛函理论(TD-DFT) |
| 2.5 密度泛函理论和含时密度泛函理论的优点与局限 |
| 2.6 基组的选择 |
| 2.6.1 劈裂基组 |
| 2.6.2 极化函数 |
| 2.6.3 弥散函数 |
| 2.6.4 赝势基组 |
| 2.6.5 基函数重叠误差和均衡校正法 |
| 2.7 休克尔分子轨道理论 |
| 2.8 量子动力学基础 |
| 第三章 环金属化Ru(II)配合物染料中阴离子辅助配体对染料敏化太阳能电池效率的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.2.1 模型构建 |
| 3.2.2 计算参数 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 染料敏化剂性质 |
| 3.3.2 染料/TiO_2界面 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 正方形平面四齿配体调节Ru(II)染料以提高染料敏化太阳能电池的效率 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 染料的几何结构 |
| 4.3.2 前线分子轨道性质 |
| 4.3.3 光吸收性质 |
| 4.3.4 染料/TiO_2界面性质 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 微观调控电子给体与π桥基团设计高效无金属有机D-π-A染料 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 延长π-共轭桥的影响 |
| 5.3.2 染料分子再优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于吡啶叶立德吸附基团的染料分子显着提升染料敏化太阳能电池的效率 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 染料单分子 |
| 6.3.2 染料/TiO_2界面 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 7.2.1 钙钛矿电池的微观结构 |
| 7.2.2 界面调控机制 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）电子给受体三重态光敏剂系间窜越性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 SOCT-ISC光物理过程 |
| 1.3 三重态-三重态湮灭上转换光物理过程 |
| 1.4 SOCT-ISC研究进展 |
| 1.5 选题依据和研究思路 |
| 1.5.1 选题依据 |
| 1.5.2 研究思路 |
| 2 原料、仪器表征与分析方法 |
| 2.1 原料 |
| 2.2 电化学测试 |
| 2.2.1 实验装置与原理 |
| 2.2.2 Marcus电子转移理论 |
| 2.3 纳秒时间分辨吸收测试 |
| 2.3.1 实验装置与原理 |
| 2.3.2 三重态-三重态湮灭(TTA)作用下真实三重态寿命的测定 |
| 2.4 飞秒时间分辨吸收测试 |
| 2.4.1 实验装置与原理 |
| 2.4.2 飞秒时间分辨吸收光谱数据分析处理:奇异值分解与全局拟合 |
| 2.5 飞秒时间分辨荧光上转换测试 |
| 2.6 单线态氧量子产率测定 |
| 2.7 三重态量子产率测定 |
| 2.8 测试仪器与仪器参数 |
| 3 由紫外吸收发色团葱构成的紧凑D/A分子的合成与SOCT-ISC性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 蒽-萘酰二亚胺(An-NDI)紧凑D/A分子的合成与SOCT-ISC性质研究 |
| 3.2.1 分子设计原则 |
| 3.2.2 中间体及目标化合物的合成 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.3 蒽-萘酰亚胺(An-NI)紧凑D/A分子的合成与SOCT-ISC性质研究 |
| 3.3.1 分子设计与合成 |
| 3.3.2 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 由可见吸收发色团Bodipy构成的紧凑D/A分子的合成与SOCT-ISC性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 分子设计原则 |
| 4.3 中间体及目标化合物的合成 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 PTZ-Bodipy紧凑D/A分子的基本光物理性质 |
| 4.4.2 PTZ-Bodipy紧凑D/A分子的电子转移性质研究 |
| 4.4.3 PTZ-Bodipy紧凑D/A分子SOCT-ISC性质研究 |
| 4.4.4 DFT与TDDFT理论计算分析 |
| 4.4.5 PTZ-Bodipy紧凑D/A分子应用于三重态-三重态湮灭上转换 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 由可见光吸收发色团Bodipy引入强给电子单元的紧凑D/A分子的合成与SOCT-ISC性质研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 分子设计原则 |
| 5.3 中间体及目标化合物的合成 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 PZ-Bodipy紧凑D/A分子的基本光物理性质 |
| 5.4.2 PZ-Bodipy紧凑D/A分子的电子转移性质研究 |
| 5.4.3 PZ-Bodipy紧凑D/A分子SOCT-ISC性质研究 |
| 5.4.4 DFT与TDDFT理论计算分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 英文缩写注释 |
| 附录B 代表性化合物结构表征谱图 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）影响载流子迁移的因素和多元环分子激发态质子转移的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激发态的产生和失活 |
| 1.2 氢键 |
| 1.3 激发态质子转移 |
| 1.3.1 激发态分子内质子转移 |
| 1.3.2 激发态分子间质子转移 |
| 1.3.3 溶剂协助激发态质子转移 |
| 1.4 激发态质子转移的应用 |
| 1.5 本文工作与结构 |
| 第二章 基础理论框架 |
| 2.1 密度泛函理论(DFT) |
| 2.1.1 Thomas-Fermi模型 |
| 2.1.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.1.3 Kohn-Sham方法 |
| 2.1.4 杂化泛函 |
| 2.2 含时密度泛函理论(TDDFT) |
| 2.2.1 含时Kohn-Sham方程 |
| 2.2.2 线性响应含时密度泛函 |
| 2.3 光谱分析法 |
| 2.3.1 核磁共振 |
| 2.3.2 紫外-可见光吸收光谱 |
| 2.3.3 荧光发射光谱 |
| 2.4 总结 |
| 第三章 探究影响载流子迁移率的因素 |
| 3.1 烷基取代对载流子迁移率的影响 |
| 3.1.1 研究背景 |
| 3.1.2 计算方法 |
| 3.1.3 烷基取代对重组能的影响 |
| 3.1.4 烷基取代对分子间电子耦合的影响 |
| 3.1.5 烷基取代对分子间相对距离的影响 |
| 3.2 不同化学元素对载流子迁移率的影响 |
| 3.2.1 研究背景 |
| 3.2.2 计算方法 |
| 3.2.3 C8-NDTI分子的载流子迁移率 |
| 3.2.4 不同化学元素对重组能的影响 |
| 3.2.5 不同化学元素对键长的影响 |
| 3.2.6 不同化学元素对分子轨道的影响 |
| 3.3 总结 |
| 第四章 含五元环氢键的BI分子在不同溶剂中的ESPT机理 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 乙腈溶剂中BI分子的激发态质子转移过程 |
| 4.3.2 水溶剂中BI分子的激发态质子转移过程 |
| 4.3.3 乙醇溶剂中BI分子的激发态质子转移过程 |
| 4.4 总结 |
| 第五章 含六元环双分子内氢键的DXR分子在乙腈溶剂中的ESIDPT机理 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 DXR分子的结构特征 |
| 5.3.2 DXR分子的吸收和发射光谱 |
| 5.3.3 DXR分子的电荷密度差和自然价键轨道分析 |
| 5.3.4 DXR分子的质子转移势能曲线 |
| 5.4 总结 |
| 第六章 含非平面七元环氢键的HBN分子在水中的ESIPT机理 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 实验材料和计算方法 |
| 6.2.1 材料和设备 |
| 6.2.2 材料合成 |
| 6.3 结果和讨论 |
| 6.3.1 HBN分子的合成及变温核磁分析 |
| 6.3.2 HBN分子的吸收和发射光谱 |
| 6.3.3 HBN分子的分子结构及势能面 |
| 6.3.4 HBN分子与客体分子CB[7]的组装过程 |
| 6.4 总结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 正在进行的工作及下一步计划 |
| 7.2.1 有ESIPT性质的新型共轭聚合物 |
| 7.2.2 HBN分子在化学及生物领域的应用 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、One approach to calculating the solvent reorganization energy of intramolecular electron transfer（论文参考文献）
- [1]高性能有机小分子双光子荧光探针的发光机理及性质的理论研究[D]. 郝雪丽. 吉林大学, 2021(01)
- [2]组合QM/MM方法在计算脱羧反应的溶剂效应及水溶液和蛋白中二硫键交换反应机理中的应用[D]. 周少渊. 吉林大学, 2021(01)
- [3]一价铜配合物（磷光、热活化延迟荧光及双通道混合）发光机理的理论研究及分子设计[D]. 何腾飞. 吉林大学, 2021(01)
- [4]高效长寿命有机分子材料的发光机制和性能研究[D]. 张雨辰. 山东师范大学, 2021(12)
- [5]取代效应对热活化延迟荧光分子发光性质的影响[D]. 马玉莹. 山东师范大学, 2021(12)
- [6]官能化非富勒烯稠环电子受体的理论研究[D]. 张捷. 西南大学, 2021(01)
- [7]有机半导体材料的能级结构和光电性质的研究[D]. 丁岩. 南京邮电大学, 2020(03)
- [8]理论研究染料敏化太阳能电池中染料分子结构调控及电子转移机制[D]. 鲁腾飞. 吉林大学, 2020(03)
- [9]电子给受体三重态光敏剂系间窜越性质研究[D]. 陈克鹏. 大连理工大学, 2020(02)
- [10]影响载流子迁移的因素和多元环分子激发态质子转移的研究[D]. 刘晓燕. 山东大学, 2020(08)