当前位置: 主页 > 公司简介 >
公司简介
量子化学在电致发光材料分析中的应用
发布时间:2019-12-26 09:43  浏览次数:[ ]

有机和复合电致发光(EL)和非线性光学材料在高科技领域的广泛应用引起了人们的关注,并得到了积极的研究[1-3]。近30年来,随着量子化学计算方法和分子模拟技术以及计算机技术的迅速发展,它对材料科学的发展产生了深远的影响。采用量子化学计算方法研究了EL材料的电子结构和光谱特性。基于全自由度优化几何计算化合物的电子光谱。用于研究这些材料的性质和合成的计算结果与实验结果基本一致。本文介绍了量子化学在EL材料研究中的应用和进展。

就量子化学的几种计算方法而言,虽然从头算法具有严格的理论支持并且可以获得更好的计算结果,但当遇到诸如酶,聚合物,蛋白质等的大分子系统时,计算是耗时的。它的计算成本是不能容忍的[4]。为了找到计算时间和计算精度之间的平衡点。使用量子化学的半经验方法进行理论计算,包括配置优化和振动分析电子光谱计算。基于ab initio算法,科学家忽略了一些半经验算法,忽略了一些具有大量计算量但对结果影响不大的变量,或者从实验中引用一些参数来近似Schrdinger方程。如AM1,PM3,MNDO,CNDO,ZDO等[5,6]。目前,大多数关于多类EL材料的研究都是基于量子化学的半经验方法。

EL材料的发光颜色与材料的荧光光谱密切相关。荧光是由电子从第一激发单重态转变回基态所产生的退化辐射。目前,光谱特性的量子化学计算主要基于量子化学的半经验方法PM3和AM1。通过全参数优化化合物的几何构型以获得其稳定的构型,然后进行振动分析。状态配置交互方法(CIS)计算它们的电子光谱。

量子化学在电致发光材料分析中的应用

例如,苏宇,廖贤伟等[7]等人用量子化学半经验方法研究了三种黄酮类化合物的荧光光谱。对每种化合物的优化配置进行振动分析,未观察到虚拟频率。在此基础上,采用单激发配置相互作用方法(CIS)计算荧光光谱,所有计算结果与实验值基本一致。廖先伟,李来才[8]采用单激发配置相互作用(CIS)方法计算了四种稠合芳烃的电子光谱,并选择了801种配置进行计算。结果与实验值非常信游娱乐注册一致。他们还研究了FL-4,FL-7,FL-10和FL-12在含有含氮芳香化合物的几种有机化合物上的光谱,计算结果与实验值基本一致。薛光明,张选军[9]用PM3/SCI法计算了三种分子的电子吸收光谱,确定了三种分子的电子吸收光谱和荧光光谱(DMF溶液)。结果表明,理论计算与实验值吻合良好。

高洪泽,史少卿等量子结构和半经验AM1和INDO/SCI方法用于研究B和8-羟基喹啉的螯合物(LiBq4)的电子结构和光谱性质。计算了基态到每个激发态的垂直跃迁能量和振荡器。强度,获得电子频谱。分析了配体中的酚环和吡啶环对不同的前线轨道有不同的贡献,因此在吡啶环和酚环上引入取代基会影响光谱,为分子设计提供理论指导。

3量子化学对EL材料结构的分析

结构与性能的关系一直是量子化学的主研究领域,它涉及的范围非常广泛,从无机小分子、有机分子到高聚物和生物大分子,从人为设计的理想模型分子到实用的药物分子和材料分子等[10]。通过结构与性能的研究,人们可以逐类地对一些化学现象进行统一的解释,得出一般性的规律,进而预言一新的化学事实,指导设计新的实验。目前国际上关心的课题主有重新型无机分子、有机分子和原子簇化合物的化学键本质的研究;重金属、稀土元素化合物的成键规律;(半)导体材料、磁性材料、光电材料等。

高洪泽,石绍庆[11]等通过量子化学半经验方法研究了蓝色有机薄膜电致发光材料LiBq4电子结构,国外研究人员在这方面已做了不少努力,合成了很多类型的蓝色发光材料并且制备了相关器件[12-15],但多数都没有获得突出的结果。由于LiBq4体系相对分子质量较大,迄今未见有对其进行信游平台理论研究的报道.他们通过计算结果表明,各个喹啉环基本保持各自的近平面共轭结构。计算得到的稳定几何结构和的主键长。为探讨其发光机理及B和Li元素在其中所起的作用及M—N键的共价性、离子性对发光的影响,为进一步探索合成与设计具有优良性能的蓝色发光材料提供理论依据和指导。

4振动分析

判断分子是否处于稳定构型的一个重方法是看它的振动光谱是否出现虚频率[16]。刘芳玲,张红梅[17]等对萘及其卤代化合物在B3LYP/6-31G水平下优化了4种化合物的几何构型,在振动分析中,其振动光谱均未出现虚频率,说明构型优化基本合理性。

量子化学在电致发光材料分析中的应用

5前景与展望

近些年来虽然量子化学在研究和分析EL材料方面,解释了一些实验现象,揭示了不少前期未被理解的机理,甚至预期了一些结构性能关系。但量子化学的应用远不止这些。随着量子化学理论不断发展和应用领域的逐渐拓宽,研究方法的不断创新,今后将对电致发光材料的合成和选择提供更好的理论依据和指导。将量子化学与EL材料的性质分析结合起来,才能更好的选择EL材料的构成,合成性能更好的EL材料。

关闭