电子化物Li3@calix[4]pyrrole和Li3O@calix[4]pyrrole的结构及非线性光学性质的理论研究

doi:10.7503/cjcu20131229

摘要/Abstract

摘要：

对超碱金属电子化物Li₃@calix[4]pyrrole和Li₃O@calix[4]pyrrole的几何结构、相对稳定性和非线性光学性质进行了理论研究. 2个体系分别含有4个和2个稳定异构体. 通过与Li@calix[4]pyrrole比较发现, 以超碱金属Li₃和Li₃O为电子供体可以给体系带来更大的非线性光学响应. 当Li₃和Li₃O分子平面与calix[4]pyrrole配体的4个N原子构成的平面平行作用时, 超碱金属的电离程度更高, 体系具有更大的一阶超极化率值.

关键词: 电子化物, 密度泛函理论, 超碱金属, 一阶超极化率, 非线性光学性质

Abstract:

The geometrical structures, relative stabilities and nonlinear optical properties of superalkali-based electrides Li₃@calix[4]pyrrole and Li₃O@calix[4]pyrrole were studied in theory. Four and two isomers were identified for Li₃@calix[4]pyrrole and Li₃O@calix[4]pyrrole, respectively. The results show that, replacing alkali metal with superalkalis brings larger NLO responses to the electrides. In addition, the Li₃ and Li₃O molecules are ionized to a greater degree when they are parallel to the plane composed by four N atoms of the calix[4]pyrrole complexant. As a result, such structures exhibit larger first hyperpolarizabilities(β₀) than the other isomers.

Key words: Electride, Density functional theory, Superalkali, First hyperpolarizability, Nonlinear optical property

中图分类号:

O641

TrendMD:

侯娜, 李莹, 吴迪, 李志儒. 电子化物Li₃@calix[4]pyrrole和Li₃O@calix[4]pyrrole的结构及非线性光学性质的理论研究. 高等学校化学学报, 2014, 35(4): 798.

HOU Na, LI Ying, WU Di, LI Zhiru. Theoretical Studies on Structures and Nonlinear Optical Properties of Superalkali-based Electrides Li₃@calix[4]pyrrole and Li₃O@calix[4]pyrrole^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(4): 798.

图/表 4

参考文献 29

[1]	Le Cours S. M., Guan H. W., Di Magno S. G., Wang C., Therien M. J., J. Am. Chem. Soc., 1996, 118(6), 1497—1503
[2]	Albert I. D., Marks T. J., Ratner M. A., J. Am. Chem. Soc., 1997, 119(28), 6575—6582
[3]	Wang L. J., Sun S. L., Zhong R. L., Liu Y., Wang D. L., Wu H. Q., Xu H. L., Pan X. M., Su Z. M., RSC Adv., 2013, 3, 13348—13352
[4]	Reyes H., Rivera J. M., Farfán N., Santillan R., Lacroix P. G., Lepetit C., Nakatani K., J. Organ. Chem., 2005, 690(16), 3737—3745
[5]	Munoz B. M., Santillan R., Rodríguez M., Méndez J. M., Romero M., Farfán N., Lacroix P. G., Nakatani K., Ramos-Ortíz G., Maldonado J. L., J. Organomet. Chem., 2008, 693(7), 1321—1334
[6]	Karamanis P., Pouchan C., J. Phys. Chem. C,2012, 116(21), 11808—11819
[7]	Chen W., Li Z. R., Wu D., Li Y., Li R. Y., Sun C. C., J. Phys. Chem. A,2005, 109(12), 2920—2924
[8]	Zhou Z. J., Li H., Huang X. R., Wu Z. J., Ma F., Li Z. R., Comp. Theo. Chem., 2013, 1023, 99—103
[9]	Dye J. L., Inorg. Chem., 1997, 36(18), 3816—3826
[10]	Dye J. L., Science, 2003, 301(5633), 607—608
[11]	Matsuishi S., Toda Y., Miyakawa M., Hayashi K., Kamiya T., Hirano M., Tanaka I., Hosono H., Science,2003, 301(5633), 626—629
[12]	Hendrickson J. E., Pratt W. P., Kuo C. T., Xie Q., Dye J. L., J. Phys. Chem., 1996, 100(9), 3395—3401
[13]	Ma F., Li Z. R., Xu H. L., Li Z. J., Li Z.S., Aoki Y., Gu F. L., J. Phys. Chem. A,2008, 112(45), 11462—11467
[14]	Chen W., Li Z. R., Wu D., Li Y., Sun C. C., Gu F. L., J. Am. Chem. Soc., 2005, 127(31), 10977—10981
[15]	Khanna S. N., Jena P., Phys. Rev. B,1995, 51(19), 13705—13716
[16]	Bergeron D. E., Castleman A. W., Morisato T., Khanna S. N., Science,2004, 304(5667), 84—87
[17]	Li Y., Wu D., Li Z.R., Inorg. Chem., 2008, 47(21), 9773—9778
[18]	Yang H., Li Y., Wu D., Li Z. R., Int. J. Quantum Chem., 2012, 112(3), 770—778
[19]	Wu C. H., Kudo H., Ihle H. R., J. Chem. Phys., 1979, 70(04), 1815—1820
[20]	Alexandrova A. N., Boldyrev A. I., J. Phys. Chem. A,2003, 107, 554—560
[21]	Reed A. E., Weinstock R. B., Weinhold F., J. Chem. Phys., 1985, 83, 735
[22]	Zhou Z. J., Li X. P., Huang X. R., Wu Z. J., Li Z. R., Chem. J. Chinese Universities,2013, 34(9), 2152—2157
	(周中军, 李晓平, 黄旭日, 武志坚, 李志儒. 高等学校化学学报, 2013, 34(9), 2152—2157)
[23]	Sun W. M., Wu D., Li Y., Li Z. R., Chem. Phys. Chem., 2013, 14(2), 408—416
[24]	Boys S. F., Bernardi F., Mol. Phys., 1970, 19(4), 553—566
[25]	Frisch M.J., Trucks G. W., Schlegel H. B., Scuseria G. E., Robb M. A., Cheeseman J. R., Scalmani G., Barone V., Mennucci B., Petersson G. A., Nakatsuji H., Caricato M., Li X., Hratchian H. P., Izmaylov A. F., Bloino J., Zheng G., Sonnenberg J. L., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Vreven T., Montgomery J. A. Jr., Peralta J. E., Ogliaro F., Bearpark M., Heyd J. J., Brothers E., Kudin K. N., Staroverov V. N., Kobayashi R., Normand J., Raghavachari K., Rendell A., Burant J. C., Iyengar S. S., Tomasi J., Cossi M., Rega N., Millam J. M., Klene M., Knox J. E., Cross J. B., Bakken V., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R. E., Yazyev O., Austin A. J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J. W., Martin R. L., Morokuma K., Zakrzewski V. G., Voth G. A., Salvador P., Dannenberg J. J., Dapprich S., Daniels A. D., Farkas O., Foresman J. B., Ortiz J. V., Cioslowski J., Fox D. J., Gaussian 09, Revision A.02, Gaussian Inc., Wallingford CT, 2009
[26]	Dennington R., Keith T., Millam J., GaussView, Version 5, Semichem Inc., Shawnee Mission, KS, 2009
[27]	Parr R. G., Szentpály L. V., Liu S., J. Am. Chem. Soc., 1999, 121(9), 1922—1924
[28]	Dugourd P., Rayane D., Labastie P., Vezin B., Chevaleyre J., Broyer M., Chem. Phys. Lett., 1992, 197(4), 433—437
[29]	Huang J.D., Chai S., Wen S. H., Deng W. Q., Han K. L.,Nature Protocols, doi:10.1038/protex.2013.070

相关文章 15

[1]	何鸿锐, 夏文生, 张庆红, 万惠霖. 羟基氧化铟团簇与二氧化碳和甲烷作用的密度泛函理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220196.
[2]	黄汉浩, 卢湫阳, 孙明子, 黄勃龙. 石墨炔原子催化剂的崭新道路:基于自验证机器学习方法的筛选策略[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(5): 20220042.
[3]	郑雪莲, 杨翠翠, 田维全. 全椅式边含薁缺陷石墨烯纳米片的二阶非线性光学性质[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(3): 20210806.
[4]	刘洋, 李旺昌, 张竹霞, 王芳, 杨文静, 郭臻, 崔鹏. Sc₃C₂@C₈₀与[12]CPP纳米环之间非共价相互作用的理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220457.
[5]	王园月, 安梭梭, 郑旭明, 赵彦英. 5-巯基-1, 3, 4-噻二唑-2-硫酮微溶剂团簇的光谱和理论计算研究[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(10): 20220354.
[6]	周成思, 赵远进, 韩美晨, 杨霞, 刘晨光, 贺爱华. 硅烷类外给电子体对丙烯-丁烯序贯聚合的调控作用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(10): 20220290.
[7]	程媛媛, 郗碧莹. ·OH自由基引发CH₃SSC $H 3 •$ ⁺自由基裂解反应机理的理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(10): 20220271.
[8]	马丽娟, 高升启, 荣祎斐, 贾建峰, 武海顺. Sc, Ti, V修饰B/N掺杂单缺陷石墨烯的储氢研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2842.
[9]	黄罗仪, 翁约约, 黄旭慧, 王朝杰. 车前草中黄酮类成分结构和性质的理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2752.
[10]	钟声广, 夏文生, 张庆红, 万惠霖. 电中性团簇MCu₂O_x(M=Cu²⁺, Ce⁴⁺, Zr⁴⁺)上甲烷和二氧化碳直接合成乙酸的理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(9): 2878.
[11]	郑若昕, 张颖, 徐昕. 低标度XYG3双杂化密度泛函的开发与测评[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(7): 2210.
[12]	刘昌辉, 梁国俊, 李妍璐, 程秀凤, 赵显. NH₃在硼纳米管表面吸附的密度泛函理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(7): 2263.
[13]	王建, 张红星. 四配位铂磷光发射体结构与光物理性质关系的理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(7): 2245.
[14]	胡伟, 刘小峰, 李震宇, 杨金龙. 金刚石纳米线氮空位色心的表面与尺寸效应[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(7): 2178.
[15]	杨一莹, 朱荣秀, 张冬菊, 刘成卜. 金催化炔基苯并二𫫇英环化合成8-羟基异香豆素的理论研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(7): 2299.

System	Isomer	E_rel	Symmetry	d(Li1—Li2)	d(Li1—Li3)	ÐLi1—Li2—Li3	E_int
Li₃@calix[4]pyrrole	1	0	C_s	0.3019	0.2840	58.0	-146.52
	2	2.64	C_s	0.2813	0.2941	61.4	-145.23
	3	16.53	C₂_v	0.3225	0.2939	56.7	-124.98
	4	29.16	C₂_v	0.3257	0.2956	56.6	-106.61
System	Isomer	E_rel	Symmetry	d(Li1—O)	d(Li2—O)	ÐLi1(3) —O—Li2	E_int
Li₃O@calix[4]pyrrole	1'	0	C_s	0.1692	0.1690	118.3(111.6)	-145.18
	2'	34.39	C₂	0.1878	0.1768	137.6	-36.48

System	Isomer	E_rel	Symmetry	d(Li1—Li2)	d(Li1—Li3)	ÐLi1—Li2—Li3	E_int
Li₃@calix[4]pyrrole	1	0	C_s	0.3019	0.2840	58.0	-146.52
	2	2.64	C_s	0.2813	0.2941	61.4	-145.23
	3	16.53	C₂_v	0.3225	0.2939	56.7	-124.98
	4	29.16	C₂_v	0.3257	0.2956	56.6	-106.61
System	Isomer	E_rel	Symmetry	d(Li1—O)	d(Li2—O)	ÐLi1(3) —O—Li2	E_int
Li₃O@calix[4]pyrrole	1'	0	C_s	0.1692	0.1690	118.3(111.6)	-145.18
	2'	34.39	C₂	0.1878	0.1768	137.6	-36.48

System	Isomer	q(Li/Li₃/Li₃O)/e	VIE/eV	μ₀/a.u.	α₀/a.u.	β₀/a.u.
Li₃@calix[4]pyrrole	1	0.581	3.47	1.403	477.5	11444
	2	0.536	3.43	1.304	484.3	12479
	3	0.500	3.46	2.113	500.8	6047
	4	0.458	3.31	2.367	536.2	6476
Li₃O@calix[4]pyrrole	1'	0.648	3.39	1.926	424.5	16188
	2'	-0.039	4.79	0.398	427.2	1237
Li@calix[4]pyrrole		0.151	3.87	1.201	384.8	10776

System	Isomer	q(Li/Li₃/Li₃O)/e	VIE/eV	μ₀/a.u.	α₀/a.u.	β₀/a.u.
Li₃@calix[4]pyrrole	1	0.581	3.47	1.403	477.5	11444
	2	0.536	3.43	1.304	484.3	12479
	3	0.500	3.46	2.113	500.8	6047
	4	0.458	3.31	2.367	536.2	6476
Li₃O@calix[4]pyrrole	1'	0.648	3.39	1.926	424.5	16188
	2'	-0.039	4.79	0.398	427.2	1237
Li@calix[4]pyrrole		0.151	3.87	1.201	384.8	10776

电子化物Li₃@calix[4]pyrrole和Li₃O@calix[4]pyrrole的结构及非线性光学性质的理论研究

Theoretical Studies on Structures and Nonlinear Optical Properties of Superalkali-based Electrides Li₃@calix[4]pyrrole and Li₃O@calix[4]pyrrole^†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 4

参考文献 29

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价