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本文应用Gaussian03程序计算了(C9H8N6O2)n(n=1,2,3,4)体系的非线性光学性质。体系的静态(超)极化率用Hartree-Fock(HF)方法、密度泛函理论DFT方法以及二级微扰理论MP2方法进行了计算。
体系的结构优化是在B3LYP/6-31 G**水平下进行的,并且频率计算无虚频。体系中存在多重氢键,文中将氢键分成三种情况:N-H…O-C-C,N…H-N及N-H…O-C-N.n增大时,体系增大,它们的键长的平均值分别是1.963(A),1.918(A)及1.909(A).
由于体系增大后计算量急剧增大,计算机计算能力受限,所以方法的选择有一定限制。通过比较HF,DFT及MP2方法计算的结果,最终选用HF/6-31G**计算体系的非线性光学性质。用HF/6-31 G**计算得到一阶超极化率的值,随着重复单元数n增大,同时体系的氢键也增多,β0也增大。单体,二聚体,三聚体和四聚体的值分别是246,596,1067及1555(a.u.)。静态的第二超极化率γ0也有类似的规律,值分别是14169,43106,78134及115346(a.u.)。同时得出,对于二聚体,三聚体及四聚体,β0值的增长比例分别是17.50%,30.85%及36.74%;γ0的增长比例的值分别34.26%,45.60%及50.86%.计算结果表明,n增大,体系大幅度增大,β0及γ0的值不仅增大,而且增大的比例也一定程度增大。说明体系中存在一种增强非线性光学性质的作用力,单元与单元之间连接的只有氢键,那说明氢键的协同效应对(超)极化率有增强作用。氢键及超分子可以作为未来的非线性光学材料设计提供参考价值。