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本论文主要涉及从理论上预测分子内电子转移速率常数的研究工作。内容包括两大部分:前半部分对电子转移理论基础和控制电子转移的结构参数(重组能和电子耦合强度)的计算方法进行简要介绍;后半部分着重于研究基团电负性对分子内电子转移的影响,并初步讨论溶剂对重组能的贡献。具体而言,我们以双肼自由基阳离子sBI4T+为例,利用不同的从头算方法对重组能和电子耦合强度进行了计算,并对各种计算方法的优缺点进行了简要分析。然后通过与实验结果进行比较,选出了适合该体系的最佳从头算方法。
为了研究基团电负性对分子内电子转移的影响,我们采用几个具有不同电负性的基团取代sBI4T+中氮原子上的四个烷基,这些取代基团的中心原子包括元素周期表中第二周期的N、O、F和第三周期的P、S、Cl。
结果表明:电子耦合强度随着基团电负性的增大呈指数衰减趋势,而重组能并没有表现出明显的变化规律,电子转移速率具有随基团电负性的增大而递减(非单调)的规律。另外,为了直接考虑溶剂重组能的贡献,我们尝试用计算分子内重组能的方法来获得总的重组能。
结果表明:直接运用连续介质模型对此体系不太适用,而简单的团簇离散模型能够得到与实验较为一致的结果。