齊分子聚合物中的極化子和雙極化子及其穩(wěn)定性的研究可編輯

齊分子聚合物中的極化子和雙極化子及其穩(wěn)定性的研究可編輯ft20030408日本人完全了解ft論文作者簽名:左猛導(dǎo)師簽名:壘嬰生日期:塑:生:ft要.料器和化極實(shí)際上,為了弄清共聚物的幾何結(jié)構(gòu)、電子和光學(xué)性質(zhì),方法,即所謂的“第一性原理”,礎(chǔ)之上,因此稱之為經(jīng)驗(yàn)的或半經(jīng)驗(yàn)的?于對那些新材料或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的新材料性質(zhì)的預(yù)測,指出其各種性質(zhì)的趨向。而半經(jīng)驗(yàn)方法是在嚴(yán)格遵循現(xiàn)有材料性質(zhì)的基礎(chǔ)上,準(zhǔn)而得到材料的其它性質(zhì)。實(shí)踐證明方法和半經(jīng)驗(yàn)方法都是研究高分子世紀(jì)年代,的緊束縛方法,對研究共軛聚合物的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)取得了極大的成功、、等對哈密頓進(jìn)行了修正,近似屬于典型的量子化學(xué)理論計(jì)算方法,ft比,帶電態(tài)下其分子結(jié)構(gòu)表現(xiàn)在鍵鍵長發(fā)生顯著改變,.對雙鏈系統(tǒng)的齊分子噻吩的摻雜態(tài)進(jìn)行了研究,子在不同尺寸及不同間距的齊分子噻吩鏈中的產(chǎn)生能,長以及自旋極化現(xiàn)象是及其重要的,中.計(jì)算,并同前面限制的.波函數(shù)算得的結(jié)果進(jìn)行了比較,自,.,.,,,’,?’’,??..“”,.,‘’‘‘;.,..,.??.:?ft.:’,?,.?.,,,,?.??.?...,ft..,...,..?.....?...,.電、半廣鏈??:順式聚乙炔;聚對苯撐,唧;,;聚噻,呻:?,后,不僅能導(dǎo)電,而且其電導(dǎo)率甚至超過銅。早在年代初和等人就發(fā)現(xiàn),聚合物能夠?qū)щ娛紫缺仨毠曹?然后還須摻雜,溫度的降低而減小,他們還發(fā)現(xiàn),某些聚合物材料,如:是通常的半導(dǎo)體或金屬中的電子或空穴,元激發(fā),正是這些重大發(fā)現(xiàn),《科學(xué)》雜志評出年十大科學(xué)成就之四就是“塑料電子學(xué)取得了進(jìn)展”,出年在該領(lǐng)域的主要進(jìn)展有,“芯片的柔韌塑料,可更加精密化,成高分子的距離縮小。高分子已不僅用作以力學(xué)為主的結(jié)構(gòu)材料,各種功能材料。與工業(yè)上的這種動向相對應(yīng),、化學(xué)變化等各種刺激的響應(yīng),子的特殊反應(yīng)也很熱門。目前,能實(shí)際上,本世紀(jì)年代初,已經(jīng)有人研究有機(jī)共軛聚合物的導(dǎo)電特性【】合成以有機(jī)聚合物為發(fā)光材料的電致發(fā)光器件?.??,化輸運(yùn)將是有機(jī)材料的下一個(gè)研究熱點(diǎn),o自從巨磁阻現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)以來“,態(tài)物理或微電子學(xué)中一個(gè)快速增長的領(lǐng)域。電子自旋注入和自旋相關(guān)輸運(yùn)是前和性和方向性,最越來越多的原子結(jié)合成一個(gè)分子,稱之為共軛,中聚效共軛鏈長度”、取代基類型、鏈間相互作用、共軛平面性等,~.接近于無機(jī)半導(dǎo)體中的導(dǎo)帶?價(jià)帶能隙,與可見光的能量相當(dāng),定物質(zhì)顏色的重要因素,o/。此外,與因此,共軛聚合物大多具有半導(dǎo)體特性,電導(dǎo)率在。和聚合物比較,共軛聚合物能隙小,電離勢小,電子親和力大,因此,物極易與某些電子受體或給體發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移,易于被氧化或還原,反應(yīng)又稱摻雜,一型摻雜對應(yīng)于氧化過程,,一型摻雜對應(yīng)于還原過程。摻雜共摻雜導(dǎo)電聚合物和其它材料電導(dǎo)率的比較見圖.電導(dǎo)率/。酗?均。酗金屬.,誓髻麟張酶密御鰷;;鍪鞲硅.~反式聚乙炔具有最簡單的共軛雙鍵結(jié)構(gòu),鏈上單雙鍵交替,子連結(jié),一個(gè)與氫原子相鍵舍,余下的一個(gè)價(jià)電子為石:軌道電子,圖.反式聚乙炔的結(jié)構(gòu);來越多的能級,而且這些能級總是劈裂為成鍵軌道和反成鍵軌道。如圖.吡中,如齊分子嚷吩、齊分子聚對苯撐。ft齊分子聚合物,簡稱齊聚物如圖.所示。齊聚物分子鏈都較短,且聚合,ft東大學(xué)..化學(xué)或電化學(xué)的型摻雜ft這個(gè)過程伴隨著電導(dǎo)率從~/增加到~/,大約%的正電o丙稀的溶液中,聚乙炔薄膜接到直流電源的正極,電、‰、一【’聲。一十?dāng)U,蜷.光摻雜?ft合物中不會引進(jìn)任何平衡的摻雜離子,而且是比較容易實(shí)現(xiàn)的物主鏈有關(guān)的電子數(shù)目沒有改變。摻雜過程中能級發(fā)生重排?；诰郾桨匪?義坶。三種不同占據(jù)情況,分別對應(yīng)于中性孤子,正電孤子和負(fù)電孤子。孤子在形成,半個(gè),而電子能隙中央局域態(tài)占據(jù)數(shù)、、分別對應(yīng)于正電、中性和負(fù)電孤子狀態(tài)。由于價(jià)帶全滿,對自旋貢獻(xiàn)為零,因此,孤子具有奇異的電荷一自關(guān)’:.ft掣?交?—個(gè)噻吩環(huán),對四氧化態(tài)的齊聚物進(jìn)行幾何優(yōu)化計(jì)算,所示:ft‘,?.認(rèn)為,如果噻吩環(huán)的長度為個(gè)環(huán),化子,對于兩個(gè)電荷,雙極化子是穩(wěn)定的;如果齊分子環(huán)的長度為個(gè)時(shí),個(gè)電荷形成兩個(gè)獨(dú)立的極化子態(tài)而不是雙極化子態(tài)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是在...用一/?“?‘.~‘【..’.’一岸一?一一‰螄州。,吣??心嬸’?九一【十蕓?衍?撕是等距離情況下第與第位之間的電荷的鍵長,的庫侖排斥。在半填充的有限摻雜時(shí)保持相同的值。ft?’’?’??一.,.%卜.【愕囂。%’?箏咖蠆譬蠆.【...。.....。..。....。.。.。...... 一。,圖.不同的值下優(yōu)化的極化子或雙極化子位形:.%摻雜;%,一。在摻雜濃度分別為.%和%時(shí)晶格的位形固定/.,民.,同一格點(diǎn)上電子排斥強(qiáng)度分別為/,.,.圖中,和分別為兩個(gè)和三個(gè)雙極化子位形,o相等的,極化子相互配對.算力去解決這些繁雜的計(jì)算工作。關(guān)于材料的性質(zhì)的計(jì)算方法大致可分為兩類—類是方法斟,即所謂的“第一性原理”,局限于小尺寸體系,否則計(jì)算量太大,結(jié)果也不易收斂。;料性質(zhì)的預(yù)測,方模型基于如下假設(shè)日刪一?。一。一。,:,.,月”格點(diǎn)之間的彈性常數(shù),方法的處理卻顯得很簡單,是年由等人‘蛔在玳/‘、的基礎(chǔ)上有了很大的提高,方法在計(jì)算有機(jī)高分子時(shí),因其用時(shí)遠(yuǎn)少于等其它量子化學(xué)計(jì)算計(jì)算所得的因體系帶電而導(dǎo)致的“扭曲勢能”,對孤立的分子進(jìn)行幾何優(yōu)化構(gòu)型,子.在藍(lán)光區(qū)域發(fā)光的特點(diǎn),噻入和輸運(yùn)。本文也從簡單的理論圖象出發(fā),究極采用的方法是主要是量子化學(xué)理論中的半經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算方法,得十分有效,我們希望通過計(jì)算得到合理的結(jié)論對雙鏈齊分子噻吩系統(tǒng)的不同摻雜態(tài)進(jìn)行能量的計(jì)算和比較,參考文獻(xiàn):】...】,,】 】 】.,.....,,】 ,【】 【】,】 【;...,..,..,?,,】.,..,,;..,..,,,;【【】..,.,,ft東大學(xué)碩士學(xué)位論文【】,.】.,,【,,】,【?】,.,,,】,....,....,; 【】 】....,,.】. ft,,,,,.,.,....,;.【 ..,......,,...,,,,.,..《,上.,.ft有、【塒、以及電子結(jié)構(gòu)方法,并且可以進(jìn)行如下計(jì)算如前所述,導(dǎo)電聚合物作為有機(jī)發(fā)光的應(yīng)用材料,。”,而以聚對苯撐?】、聚對苯乙炔ft是成為研究的熱門。采用量子化學(xué)系列軟件中的、及/.中的程序模塊等方法,較,.環(huán)間的扭轉(zhuǎn)角及其改變,中性的齊分子噻吩是由一個(gè)個(gè)噻吩環(huán)連接而成的.首先確定每一個(gè),,原子的初始坐標(biāo),在此基礎(chǔ)上采用幾何構(gòu)型優(yōu)化計(jì)算表明,其平面結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的體系總能量最低,因而其平面結(jié)構(gòu)是最穩(wěn)定的,得?鍵的鍵長、鍵角及環(huán)與環(huán)之間的扭轉(zhuǎn)角,所得結(jié)果如表所示.圖.幾何構(gòu)型優(yōu)化計(jì)算表明,環(huán)一環(huán)之間?鍵鍵長約為.驗(yàn)結(jié)果小約環(huán)內(nèi)各鍵的鍵長如表所示.加大鏈長進(jìn)一步計(jì)算發(fā)現(xiàn),中表算法計(jì)算出中各?.o.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.一一/.一/?.、在齊分子聚合物體系中,與中性態(tài)相比較,?圖為體系中單電荷摻雜后鍵長的改變/,?在鏈的中間部分,兩端的變化很小,原子單、雙鍵的反轉(zhuǎn),且鍵長結(jié)構(gòu)幅度隨著遠(yuǎn)離齊聚物的中心而逐漸減小..可以看出,極化子的晶格寬度約等于個(gè)噻吩環(huán)的寬度圖對于齊分子噻吩聚合物,在中性態(tài)時(shí),其平面結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定