密度泛函理論對卟啉衍生物的研究的任務(wù)書

密度泛函理論對卟啉衍生物的研究的任務(wù)書任務(wù)書研究主題：密度泛函理論對卟啉衍生物的研究研究背景及意義：卟啉是一種重要的有機(jī)分子，廣泛存在于生物體內(nèi)，并具有多種生物活性。其衍生物在生物醫(yī)學(xué)、光化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。因此，對卟啉衍生物的研究具有重要意義。密度泛函理論是一種能夠預(yù)測分子結(jié)構(gòu)、反應(yīng)活性和光譜性質(zhì)的強(qiáng)大工具，對于卟啉衍生物的研究具有不可或缺的作用。研究目的：本研究旨在通過建立卟啉衍生物的模型，應(yīng)用密度泛函理論計算其分子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、反應(yīng)活性和光譜性質(zhì)，探究其在生物醫(yī)學(xué)、光化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。研究內(nèi)容：1.建立卟啉衍生物的分子模型，包括卟啉及其衍生物的構(gòu)造和分子構(gòu)象。2.運(yùn)用密度泛函理論計算卟啉衍生物的分子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)活性，包括能帶結(jié)構(gòu)、電子密度和電荷密度分布、分子軌道能級和能量，反應(yīng)自由能等。3.運(yùn)用密度泛函理論模擬卟啉衍生物的光譜性質(zhì)，包括紫外-可見吸收光譜和熒光光譜，探究其在光化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用前景。4.利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證理論計算結(jié)果，包括X射線晶體學(xué)、核磁共振、質(zhì)譜等實(shí)驗(yàn)方法。5.分析卟啉衍生物在生物醫(yī)學(xué)、光化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。研究方法：1.采用雜化密度泛函理論計算卟啉衍生物分子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)活性，選取合適的基組，比較不同泛函的計算結(jié)果，優(yōu)化計算條件。2.采用含時密度泛函理論模擬卟啉衍生物的光譜性質(zhì)，包括紫外-可見吸收光譜和熒光光譜，優(yōu)化計算條件。3.綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)和理論方法，驗(yàn)證計算結(jié)果。4.分析和討論卟啉衍生物在生物醫(yī)學(xué)、光化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。研究進(jìn)度：第一年：1.建立卟啉衍生物的分子模型。2.模擬卟啉衍生物的分子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)活性，探究其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。第二年：1.模擬卟啉衍生物的光譜性質(zhì)，包括紫外-可見吸收光譜和熒光光譜，探究其光學(xué)性質(zhì)。2.分析和討論卟啉衍生物在生物醫(yī)學(xué)、光化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。第三年：1.綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)和理論方法，驗(yàn)證計算結(jié)果。2.撰寫研究論文和發(fā)表論文。參考文獻(xiàn)：1.PorphyinHandbook,editedbyKarlKadish,KevinM.SmithandRogerGuilard,AcademicPress,2000.2.DensityFunctionalTheory:AnAdvancedCourse,editedbyEberhardK.U.GrossandRuiqinZhang,Springer,2009.3.K.SenthilKumar,L.Wang,J.-T.ChienandY.Chan,“TheoreticalStudyofMetalloporphyrinsasCatalystsforOlefinPolymerization,”J.Phys.Chem.A,vol.107,pp.5818-5825,2003.4.G.Q.Li,H.X.ZhangandY.W.Zhang,“TheoreticalStudyofPorphyrin-Doped