多酸基化合物NLO特性的可逆氧化还原开关效应

以多酸基无机-有机杂化化合物的可逆氧化还原性质和优异非线性光学特性为基础，采用含时密度泛函理论(TDDFT)结合完全态求和(SOS)方法以及DFT结合破损态（BS）理论方法分别对其电子结构、光谱性质、电荷转移特征、配体及过渡金属取代效应和非线性光学性质展开深入理论探讨，设计具有可逆氧化还原性质的多酸基杂化体系，分析影响不同氧化态间稳定性变化的因素，探索杂化体系在可逆氧化还原过程中磁性的变化规律，揭示其可逆氧化还原性和非线性光学特性之间的内在联系，确定多酸阴离子基团在相关性质中的作用。并立足于理论与实验相结合实现材料的优化，进而为成功设计多酸基无机-有机杂化化合物的非线性光学可逆氧化还原开关材料提供理论依据。

在最近的研究领域中，非线性光学材料和分子开关是两个很有前景的研究领域，因此，具有转换能力的非线性光学材料的研究可以看作是这两个重要的新兴领域的结合，这种结合导致了非线性光学材料在光电子和光子技术领域独特且有趣的应用。我们采用含时密度泛函理论(TDDFT)结合完全态求和(SOS)方法探索了以Lindqvist型，Keggin型和Dawson型多酸及其无机-有机杂化衍生物的电子结构、光谱性质、电荷转移特征以及配体和过渡金属取代效应与非线性光学性质之间的内在联系，为进一步设计、合成性能优异的多酸基无机-有机杂化体系提供了理论依据。对Lindqvist型和Keggin型多酸进行过渡金属取代及有机基团衍生化修饰，探究了不同氧化态间稳定性变化及在可逆氧化还原过程中电子结构的变化规律，同时系统研究了其非线性光学性质，发现体系的氧化还原过程影响其电荷转移特征，从而改变分子内的给体和受体，即通过可逆氧化还原反应能够调控体系的二阶非线性光学行为。因此，这类化合物有望成为性能优异的可调控的二阶非线性光学材料。采用密度泛函理论方法探索了具有手性旋光活性的无机-有机杂化多酸分子的电子跃迁性质、ECD谱及非线性光学活性与其氧化还原性质之间的关系，揭示了手性多酸衍生物的多步氧化还原具有激发双重手性光学和NLO开关性质的特征，并有望将其运用到光学领域中。