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星型分子结构与电荷转移特征的密度泛函理论研究

作　者: 闫文艳
导　师: 阚玉和；苏忠民
学　校: 东北师范大学
专　业: 物理化学
关键词: OLED 星型分子电子光谱电荷转移密度泛函理论
分类号: O641.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,通过引入功能性官能团调节星型分子的结构及电荷转移效率提高材料的传输能力与发光性能是改良材料、探索新型材料的重要手段之一。然而,对于星型材料的发光机理、结构与光谱性能的关系还不太明确,相关的理论研究还比较少。本论文运用现代密度泛函理论及含时密度泛函理论方法分别计算及设计了系列不同端基、共轭桥及核的星型分子,着重研究了分子结构与发光性能、结构与载流子传输特性及电子结构和电子能态与发光行为等之间的关系,为设计合成新星型白光材料提供了重要的理论依据。主要研究工作如下:(1)运用密度泛函理论计算系列不同给体为端基的星型三聚茚衍生物的结构及电子性质,并分别对其电子光谱、荧光寿命及电荷转移等性质进行理论研究与探索。计算表明,端基给电子性的调节,不仅可以明显改变分子的能隙、吸收及荧光光谱,而且能有效调节结构的电荷传输能力。通过电荷差分密度及跃迁密度矩阵分析得出,新设计的四硫富瓦烯(TTF)端基衍生物具有多向电荷转移特征,在光电材料中有潜在的应用前景。(2)选用多种密度泛函方法对星型三聚茚2DA体系的激发能等性质进行理论计算与分析发现,跃迁能误差随杂化泛函中交换能比值的增大而呈线性下降趋势。在此基础上,选用合适的泛函对设计的系列不同桥链结构体系进行计算,通过计算发现,共轭链的结构调节可实现光谱跃迁本质的改变,最终达到调节光谱吸收范围,为实现白光发射提供了理论指导。(3)对四个新设计的不同核的星型TTF衍生物体系的电子结构、电子吸收光谱进行了密度泛函研究,并与实验报道的相似体系进行了对比研究。结果表明,通过调整核上苯环间位取代基的给受电子性,可以有效地调节化合物的能隙大小,并改变分子的电荷转移方式。PCNT体系由于苯环间位取代基氰基的强吸电子性,体系的轨道能隙最小,并在红光区域有较强吸收峰。计算结果为新星型窄带隙分子的设计与合成提供了理论基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-20
  1.1 有机电致发光器件的发展历程及现状  9
  1.2 器件结构和发光机理  9-10
  1.3 有机电致发光材料的分类  10-11
    1.3.1 空穴传输及空穴注入材料  10
    1.3.2 电子传输材料  10-11
    1.3.3 主体发光材料与掺杂发光材料  11
  1.4 星型有机发光材料的发展与应用  11-16
  1.5 量子化学的发展与前景  16-18
  1.6 激发态计算方法  18
  1.7 本论文的意义及研究内容  18-20
第二章星型三聚茚衍生物端基结构的给电子性对电荷转移的影响  20-32
  2.1 前言  20-21
  2.2 计算方法  21
  2.3 结果与讨论  21-31
    2.3.1 基态及激发态几何  21-23
    2.3.2 前线分子轨道  23-26
    2.3.3 电子吸收光谱  26-30
    2.3.4 荧光寿命  30-31
    2.3.5 重组能  31
  2.4 小结  31-32
第三章星型2DA型三聚茚衍生物共轭桥对光谱的影响及白光分子的设计  32-41
  3.1 前言  32
  3.2 计算方法  32-33
  3.3 结果与讨论  33-40
    3.3.1 几何构型  33-34
    3.3.2 泛函比较  34-36
    3.3.3 轨道能级与吸收光谱指认  36-40
  3.4 小结  40-41
第四章星型分子中心核的结构调节及窄带隙分子的设计  41-50
  4.1 前言  41
  4.2 计算方法  41-42
  4.3 结果与讨论  42-49
    4.3.1 几何结构  42
    4.3.2 前线分子轨道  42-43
    4.3.3 电子吸收光谱  43-48
    4.3.4 荧光光谱  48
    4.3.5 重组能  48-49
  4.4 小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-60
致谢  60-61

星型分子结构与电荷转移特征的密度泛函理论研究

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