几种功能有机分子电学性能理谈

摘要：在工作中,利用密度泛函理论,在B3LYP/6-311+G~*基组上计算分析了几种可以用作分子导线的有机分子,对其相应电子性质了讨论,并对烷烃链分子中电荷迁移机理了分析。论文分三个章节讨论了不同有机分子的电子性质及其对电荷传输的影响。章讨论两类饱和烷烃分子链体系:C_nH_(2n+1)OH(n=10,12,14,16,18)和C_(12)H_(25)X(X=Cl,OH,NH_2),分别用来研究氢饱和烷烃链中分子链链长以及末端官能团参数对分子链中电荷迁移的影响。理论计算结果:末端官能团对分子电子结构性质(即与分子的导电性密切的HOMO-LUMO前线轨道能隙值)影响比,而分子链链长对分子电子结构性质影响则相对较小,这也与之前的实验结果是一致的。对饱和烷烃链分子的电荷迁移机理研究中,发现分子最高占据轨道与最低空轨道之间的能隙值与分子的电离势之间很好的线性性。同时,对分子的自旋密度分布(即可用来表征空穴分布的参量)分析可知,如果一维烷烃链分子结构中失去一个电子,空穴会分布在分子轨道中用于传输电荷的轨道上(即波函数离域在整个线性结构分子上)。以上结果,可以预测发生在饱和烷烃链分子的电荷迁移,其传输机理应属于空穴传输,而不是电子传输机理。章在十二烷醇分子中引入双键、三键,并它们位置的改变,分别用以研究不饱和键的引入及其位置的变化对能隙、分子前线轨道集居分布以及电子传输特性的影响。研究,不饱和键的引入降低了十二烷醇分子的E_(HOMO),但由双键结构构成的大共轭π体系相对三键组成的体系的E_(HOMO)更低,这正好与分子稳定性相一致;从分子前线轨道集居分布来看,除单烯烃LUMO集居分布受共轭体系限制很小外,其余不饱和分子前线分子轨道均局域于共轭体系,使隧穿效应局域分子轨道中主要的传输机制;不饱和分子中导电能力的为:三烯炔单烯。第五章对两种不同空间异构的二乙烯分子的平衡结构构型、相应电子结构及其能隙的研究,两种不同构型在分子共面性和前线轨道电子集居上的差异与特征,导致其电荷传输特性上的差异。同时,在二乙烯分子的基础上对称地引入羟基,结果羟基的引入,对母体分子的空间几何构型影响很小,但对分子前线轨道集居分布影响却很大。关键词：氢饱和烷烃链论文电荷迁移论文绝热电离势论文自旋密度分布论文密度泛函理论论文能隙论文

摘要3-4

Abstract4-8

章 引言8-16

1.1 分子电子学8-9

1.1.1 分子电子学简介8-9

1.1.2 计算化学简介9

1.2 单分子结9-14

1.2.1 单分子结研究进展9-11

1.2.2 单分子结的结构模型11-13

1.2.3 单分子结的传输机制研究13-14

1.3 本论文研究的目的、以及创新点14-16

章 计算原理和方法16-19

2.1 常用的计算方法分析以及高斯基组简介16-18

2.1.1 常用的三种计算方法16-17

2.1.2 Gaussian03 程序的内存基组及其选择17-18

2.2 的计算细节18-19

章 饱和烷烃衍生物分子电子传输性能的研究19-25

3.1 引言19

3.2 结果与讨论19-24

3.2.1 分子链长对饱和烷烃链分子能隙的影响19-21

3.2.2 末端官能团对饱和烷烃链分子能隙的影响21-23

3.2.3 饱和烷烃衍生物分子中电荷传输机理分析23-24

3.3 小结24-25

章 烯烃衍生物分子电子传输性能的研究25-31

4.1 引言25

4.2 结果与讨论25-30

4.2.1 HOMO/LUMO 能量25-26

4.2.2 LUMO 轨道分布26-27

4.2.3 两端原子反应活性27-29

4.2.4 HOMO-LUMO 能隙（LHG）影响29-30

4.3 小结30-31

第五章 二乙烯衍生物分子电子传输性能的研究31-35

5.1 前言31

5.2 结果与讨论31-33

5.2.1 几何构型的共面性几何参数31-32

5.2.2 HOMO 和LUMO 的轨道集居分布32-33

5.2.3 HOMO-LUMO 能隙33

5.3 小结33-35

第六章 35-36