高等学校化学学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (10): 1796.doi: 10.7503/cjcu20170267
收稿日期:
2017-04-26
出版日期:
2017-10-10
发布日期:
2017-09-22
作者简介:
联系人简介: 仇永清, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事应用量子化学研究. E-mail:基金资助:
LI Rongrong, WANG Hongqiang, WANG Li, WU Juan, QIU Yongqing*()
Received:
2017-04-26
Online:
2017-10-10
Published:
2017-09-22
Contact:
QIU Yongqing
E-mail:qiuyq466@nenu.edu.cn
Supported by:
摘要:
采用密度泛函理论(DFT)方法对二芳基氨(硼)-π-十二顶点碳硼烷三元化合物的结构及二阶非线性光学(NLO) 性质进行计算. 结果表明, 化合物共轭桥长度及二芳基氨(硼)对化合物偶极矩的影响较小. 随着分子共轭桥的增长, 分子的电子空间范围<R2>增大, 从而使极化率和第一超极化率增大. 通过分析化合物的电子光谱和对应的分子轨道组成可知, 分子中电荷转移主要发生在二芳基氨(硼)和π-桥之间, 碳硼烷的贡献较少. 二芳基氨和二芳基硼的供电子能力差异可以调节分子的二阶NLO响应.
中图分类号:
TrendMD:
李荣荣, 王洪强, 王丽, 吴娟, 仇永清. 二芳基氨(硼)-π-碳硼烷三元化合物的二阶非线性光学性质的理论研究. 高等学校化学学报, 2017, 38(10): 1796.
LI Rongrong, WANG Hongqiang, WANG Li, WU Juan, QIU Yongqing. Theoretical Study on the Second-order Nonlinear Optical Properties of Diaryl Ammonia(Boron)-π-carborane Ternary Compounds†. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(10): 1796.
Molecule | d(X1—C2)a/nm | d(X1—C3)/nm | d(X1—C4)/nm | Bond orderb |
---|---|---|---|---|
a1 | 0.1411 | 0.1433 | 0.1423 | 3.32 |
a2 | 0.1417 | 0.1433 | 0.1421 | 3.33 |
a3 | 0.1417 | 0.1433 | 0.1421 | 3.39 |
b1 | 0.1574 | 0.1573 | 0.1566 | 3.09 |
b2 | 0.1569 | 0.1574 | 0.1569 | 3.14 |
b3 | 0.1568 | 0.1575 | 0.1569 | 3.11 |
Table 1 Selected bond lengths and Wiberg bond order of the studied molecules obtained at the B3LYP/6-31g(d) level
Molecule | d(X1—C2)a/nm | d(X1—C3)/nm | d(X1—C4)/nm | Bond orderb |
---|---|---|---|---|
a1 | 0.1411 | 0.1433 | 0.1423 | 3.32 |
a2 | 0.1417 | 0.1433 | 0.1421 | 3.33 |
a3 | 0.1417 | 0.1433 | 0.1421 | 3.39 |
b1 | 0.1574 | 0.1573 | 0.1566 | 3.09 |
b2 | 0.1569 | 0.1574 | 0.1569 | 3.14 |
b3 | 0.1568 | 0.1575 | 0.1569 | 3.11 |
Molecule | 1030μz/(C·m) | 1030μtot/(C·m) | αxx/a.u. | αyy/a.u. | αzz/a.u. | αs/a.u. |
---|---|---|---|---|---|---|
a1 | 30.244 | 30.247 | 593.003 | 659.277 | 798.637 | 683.639 |
a2 | 27.953 | 27.969 | 636.821 | 958.349 | 1060.950 | 885.373 |
a3 | 31.145 | 31.368 | 766.698 | 1112.12 | 1344.690 | 1074.503 |
b1 | 23.556 | 23.556 | 608.03 | 652.661 | 820.670 | 693.787 |
b2 | 23.533 | 23.540 | 613.338 | 939.325 | 1107.720 | 886.794 |
b3 | 23.389 | 23.403 | 758.154 | 1144.87 | 1335.170 | 1079.398 |
Table 2 Dipole moments and polarizabilities of all molecules[PBE1PBE/6-31+G(d)]
Molecule | 1030μz/(C·m) | 1030μtot/(C·m) | αxx/a.u. | αyy/a.u. | αzz/a.u. | αs/a.u. |
---|---|---|---|---|---|---|
a1 | 30.244 | 30.247 | 593.003 | 659.277 | 798.637 | 683.639 |
a2 | 27.953 | 27.969 | 636.821 | 958.349 | 1060.950 | 885.373 |
a3 | 31.145 | 31.368 | 766.698 | 1112.12 | 1344.690 | 1074.503 |
b1 | 23.556 | 23.556 | 608.03 | 652.661 | 820.670 | 693.787 |
b2 | 23.533 | 23.540 | 613.338 | 939.325 | 1107.720 | 886.794 |
b3 | 23.389 | 23.403 | 758.154 | 1144.87 | 1335.170 | 1079.398 |
Molecule | Functional | βx/a.u. | βy/a.u. | βz/a.u. | βtot/a.u. |
---|---|---|---|---|---|
a1 | CAM-B3LYP | 34.934 | 67.460 | 2806.541 | 2807.569 |
PBE1PBE | 37.627 | 81.899 | 4004.131 | 4005.145 | |
a2 | CAM-B3LYP | -110.557 | -227.230 | 6979.229 | 6983.802 |
PBE1PBE | -198.485 | -408.042 | 12546.612 | 12554.815 | |
a3 | CAM-B3LYP | 15.827 | 1160.808 | 9645.973 | 9715.581 |
PBE1PBE | 177.404 | 1956.430 | 18754.940 | 18857.541 | |
b1 | CAM-B3LYP | -0.960 | -5.033 | -134.365 | 134.463 |
PBE1PBE | 1.654 | 14.345 | -105.869 | 106.849 | |
b2 | CAM-B3LYP | 27.719 | -3.075 | -1262.129 | 1262.437 |
PBE1PBE | 37.454 | -3.893 | -1698.237 | 1698.654 | |
b3 | CAM-B3LYP | 41.626 | -403.380 | -1250.957 | 1315.044 |
PBE1PBE | -90.635 | -381.833 | -2039.939 | 2077.345 |
Table 3 Computed values of static first hyperpolarizability for all molecules
Molecule | Functional | βx/a.u. | βy/a.u. | βz/a.u. | βtot/a.u. |
---|---|---|---|---|---|
a1 | CAM-B3LYP | 34.934 | 67.460 | 2806.541 | 2807.569 |
PBE1PBE | 37.627 | 81.899 | 4004.131 | 4005.145 | |
a2 | CAM-B3LYP | -110.557 | -227.230 | 6979.229 | 6983.802 |
PBE1PBE | -198.485 | -408.042 | 12546.612 | 12554.815 | |
a3 | CAM-B3LYP | 15.827 | 1160.808 | 9645.973 | 9715.581 |
PBE1PBE | 177.404 | 1956.430 | 18754.940 | 18857.541 | |
b1 | CAM-B3LYP | -0.960 | -5.033 | -134.365 | 134.463 |
PBE1PBE | 1.654 | 14.345 | -105.869 | 106.849 | |
b2 | CAM-B3LYP | 27.719 | -3.075 | -1262.129 | 1262.437 |
PBE1PBE | 37.454 | -3.893 | -1698.237 | 1698.654 | |
b3 | CAM-B3LYP | 41.626 | -403.380 | -1250.957 | 1315.044 |
PBE1PBE | -90.635 | -381.833 | -2039.939 | 2077.345 |
Molecule | Ege/eV | λ/nm | ƒos | 1030 Δμ/(C·m) | Major contribution |
---|---|---|---|---|---|
a1 | 3.40 | 364.5 | 0.1726 | 7.022 | HOMO→LUMO(60%) |
HOMO’→LUMO+1(34%) | |||||
a2 | 3.30 | 375.2 | 0.5720 | 13.910 | HOMO→LUMO(56%) |
HOMO’→LUMO+1(31%) | |||||
a3 | 3.25 | 381.7 | 0.5033 | 24.328 | HOMO→LUMO(45%) |
HOMO→LUMO+1(18%) | |||||
HOMO→LUMO+3(10%) | |||||
b1 | 3.29 | 376.8 | 0.2021 | 14.414 | HOMO→LUMO(62%) |
HOMO’→LUMO+1(37%) | |||||
b2 | 3.32 | 373.1 | 0.2818 | 16.382 | HOMO→LUMO(52%) |
HOMO’→LUMO+1(44%) | |||||
b3 | 3.34 | 370.7 | 0.2635 | 19.767 | HOMO’→LUMO+1(46%) |
HOMO’→LUMO(44%) |
Table 4 Calculated spectroscopic data of all molecules obtained by TD-DFT at the PBE1PBE/6-31G(d,p) level
Molecule | Ege/eV | λ/nm | ƒos | 1030 Δμ/(C·m) | Major contribution |
---|---|---|---|---|---|
a1 | 3.40 | 364.5 | 0.1726 | 7.022 | HOMO→LUMO(60%) |
HOMO’→LUMO+1(34%) | |||||
a2 | 3.30 | 375.2 | 0.5720 | 13.910 | HOMO→LUMO(56%) |
HOMO’→LUMO+1(31%) | |||||
a3 | 3.25 | 381.7 | 0.5033 | 24.328 | HOMO→LUMO(45%) |
HOMO→LUMO+1(18%) | |||||
HOMO→LUMO+3(10%) | |||||
b1 | 3.29 | 376.8 | 0.2021 | 14.414 | HOMO→LUMO(62%) |
HOMO’→LUMO+1(37%) | |||||
b2 | 3.32 | 373.1 | 0.2818 | 16.382 | HOMO→LUMO(52%) |
HOMO’→LUMO+1(44%) | |||||
b3 | 3.34 | 370.7 | 0.2635 | 19.767 | HOMO’→LUMO+1(46%) |
HOMO’→LUMO(44%) |
[1] | Burland D. M., Chem. Rev., 1994, 94(1), 1—2 |
[2] | Kim H. M., Cho B. R., J. Mater. Chem., 2009, 19, 7402—7409 |
[3] | Marder S. R.,Chem. Commun., 2006, (1), 131—134 |
[4] | Senge M. O., Fazekas M., Notaras E. G. A., Blau W. J., Zawadzka M., Locos O. B., Mhuircheartaigh E. M. N., Adv. Mater., 2007, 19, 2737—2774 |
[5] | Santo D. B., Chem. Soc. Rev., 2001, 30, 355—366 |
[6] | Kanis D. R., Ratner M. A., Marks T. J., J. Chem. Rev., 1994, 94, 195—242 |
[7] | Zhang C. Z., Lu C. G., Zhu J., Lu G. Y., Wang X., Shi Z. W., Liu F., Cui Y. P., Chem. Mater., 2006, 18(26), 6091—6093 |
[8] | Yan L. K., Su Z. M., Qiu Y. Q., Zhu D. X., Wang Y., Chem. J. Chinese Universities,2006, 27(4), 711—715 |
(颜力楷, 苏忠民, 仇永清, 朱东霞, 王悦. 高等学校化学学报, 2006, 27(4), 711—715) | |
[9] | Wu K. C., Chen C. T., Appl. Phys. A,1992, 54, 209—220 |
[10] | Powell C. E., Humphrey M. G., Coord. Chem. Rev., 2004, 248, 725—756 |
[11] | Bella S. D., Chem. Soc. Rev., 2001, 30, 355—366 |
[12] | Yang G. C., Shi S. Q., Guan W., Fang L., Su Z. M., J. Mol. Structure(Theochem.), 2006, 773(1—3), 9—14 |
[13] | Fang X. Y., Wang W. Y., Wang J., Li X. Q., Song H. J., Qiu Y. Q., Chem. J. Chinese Universities,2014, 35(11), 2377—2383 |
(方新燕, 王文勇, 王娇, 李晓倩, 宋洪娟, 仇永清. 高等学校化学学报, 2014, 35(11), 2377—2383) | |
[14] | Plesek J., Chem. Rev., 1992, 92(2), 269—278 |
[15] | Reed C. A., Acc. Chem. Res., 1998, 31(3), 133—139 |
[16] | Reed C. A., Acc. Chem. Res., 2010, 43(1), 121—128 |
[17] | Korbe S., Schreiber P. J., Michl J., Chem. Rev., 2006, 106(12), 5208—5249 |
[18] | Kaszynski P., Douglass A. G., J. Organomet. Chem., 1999, 581(1/2), 28—38 |
[19] | Zou J. W., Zhang M. Y., Yu H. Z., Sun J. Z., Chem. J. Chinese Universities,1997, 18(12), 2012—2014 |
(邹建卫, 张明瑜, 于徽舟, 孙家锺. 高等学校化学学报, 1997, 18(12), 2012—2014) | |
[20] | Allis D. G., Spencer J. T., J. Organomet. Chem., 2000, 614/615, 309—313 |
[21] | Taylor J., Caruso J., Newlon A., Englich U., Ruhlandt-Senge K., Spencer J. T., Inorg. Chem., 2001, 40(14), 3381—3388 |
[22] | Allis D. G., Spencer J. T., Inorg. Chem., 2001, 40(14), 3373—3380 |
[23] | Li X. Q., Wang C. H., Zhang M. Y., Zou H. Y., Ma N. N., Qiu Y. Q., J. Organomet. Chem., 2014, 749, 327—334 |
[24] | Wang H. Q., Wang L., Li R. R., Ye J. T., Chen Z. Z., Chen H., Qiu Y. Q., J. Phys. Chem. A,2016, 120, 9330—9340 |
[25] | Ma N. N., Li S. J., Yan L. K., Qiu Y. Q., Su Z. M., Dalton Trans., 2014, 43(13), 5069—5075 |
[26] | Cho Y. J., Kim S. Y., Cho M., Han W. S., Son H. J., Cho D. W., Kang S. O., Phys. Chem. Chem. Phys., 2016, 18, 9702—9708 |
[27] | Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B., Scuseria G. E., Robb M. A., Cheeseman J. R., Montgomery J. A. Jr., Vreven T., Kudin K. N., Burant J. C., Millam J. M., Iyengar S. S., Tomasi J., Barone V., Mennucci B., Cossi M., Scalmani G., Rega N., Petersson G. A., Nakatsuji H., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Klene M., Li X., Knox J. E., Hratchian H. P., 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., Ayala P. Y., Morokuma K., Voth G. A., Salvador P., Dannenberg J. J., Zakrzewski V. G., Dapprich S., Daniels A. D., Strain M. C., Farkas O., Malick D. K., Rabuck A. D., Raghavachari K., Foresman J. B., Ortiz J. V., Cur Q., Baboul A. G., Clifford S., Cioslowski J., Stefanov B. B., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Martin R. L., Fox D. J., Keith T., Al-Laham M. A., Peng C. Y., Nanayakkara A., Challacombe M., Gill P. M. W., Johnson B., Chen W., Wong M. W., Gonzalez C., Pople J. A., Gaussian 09, Revision D. 01, Gaussian Inc., Wallingford CT, 2009 |
[28] | Qiu Y. Q., Fan H. L., Sun S. L., Liu C. G., Su Z. M., J. Phys. Chem. A,2008, 112, 83—88 |
[29] | Wang W. Y., Du X. F., Ma N. N., Sun S. L., Qiu Y. Q., J. Mol. Model., 2013, 19, 1779—1787 |
[30] | Oudar J. L., Chemla D. S., J. Chem. Phys., 1977, 66(6), 2664—2668 |
[31] | Wang H. Q., Wang W. Y., Fang X. Y., Wang L., Zhu C. L., Chen Z. Z., Chen H., Qiu Y. Q., J. Mol. Graphics Model., 2016, 67, 111—118 |
[32] | Ma N. N., Yang G. C., Sun S. L., Liu C. G., Qiu Y. Q., J. Organomet. Chem., 2011, 696, 2380—2387 |
[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 |
[8] | 钟声广, 夏文生, 张庆红, 万惠霖. 电中性团簇MCu2Ox(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. |
[9] | 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. |
[10] | 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. |
[11] | 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. |
[12] | 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. |
[13] | 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. |
[14] | 应富鸣, 计辰儒, 苏培峰, 吴玮. 基于完全活性空间自洽场的杂化多组态密度泛函方法λ-DFCAS[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(7): 2218. |
[15] | 柳扬, 李清波, 孙杰, 赵显. Ga对在AlN衬底上直接生长石墨烯的远程催化[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(7): 2271. |
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