《分子聚集體構效關係及激子動力學的理論研究》是依託中國科學技術大學，由梁萬珍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：分子聚集體構效關係及激子動力學的理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梁萬珍
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
擬在含時密度泛函理論(TDDFT)框架下發展電子結構理論或數值方法去研究具有光活性的、自然界存在或人工合成的有機或無機聚集體的基元及構效關係，揭示其基元間相互作用方式與其性能關係。具體將開展如下工作：（1）利用Random Phase Approximation下基態相關能量泛函表述式，發展理論或數值方法去研究這些由分子間弱相互作用而構築成的複合體間的多體長程電子相關效應；（2）在TDDFT層面上發展理論和數值方法去計算電-聲耦合、激子-激子耦合、非絕熱耦合強度等微觀物理量，建立適合於聚集體光電性質描述、能量傳遞過程的有效模型哈密頓量；（3）運用建立的模型去描述人工合成或自然界中具有光合作用功能的複合體、低維材料、金屬納米粒子聚集體的線性、非線性光學性質，考察外部環境如溫度、溶液對其發光的影響，描述發生在聚集體中的能量、電荷傳遞過程，尋找具有實用價值的功能調控方法。建立高效實用的計算軟體。
結題摘要
功能材料的許多重要性質均與其分子聚集體在電和光的刺激下所產生的低能級電子激發態結構和動力學過程密切相關。因此，激發態的理論研究不僅是理論化學領域的前沿課題，而且在功能材料的設計中具有重要套用前景。本項目針對大分子及分子聚集體中低能級的電子激發態的結構與性質，發展相應的高效可靠的計算方法，預測並揭示大分子的光物理性質及有機光電材料的結構-性能關係。已經在下面幾方面取得了一些進展或突破：(1) 基於含時密度泛函理論(TDDFT)， 在國際上首次實現了解析地計算分子的激發態振動頻率和紅外譜, 數值測試顯示： 解析求導方法在計算精度及效率上大大優於有限差分方法。為了進一步考慮分子的實際環境對其結構及性質的影響，我們將基於TDDFT理論發展起來的解析求導技術與連續介質模型及分子力學相結合，發展了TDDFT/CPCM和TDDFT/MM等雜化方法。（2）結合電子結構理論及量子動力學方法發展有效的理論計算方法去計算包含振動信息的單光子及雙光子吸收、發射譜及共振Raman譜等；（3）在單分子研究的基礎上，構造分子聚集體的有效模型Hamiltonian，並快速求解其低激發態結構；同時套用構建的有效模型Hamiltonian於研究有機分子多聚體的構效關係及分子間能量轉移、電子傳遞等動力學過程；（4）建立了高效的計算程式， 其中基於TDDFT建立的激發態振動頻率計算的相關程式已經被收入Q-Chem軟體包， 其他人可以使用。 在過去的三年間發表與本課題相關的論文15篇，其中文章綜述2篇，研究論文13篇。受邀在Chem. Sov. Rev. 、中國科學以及在J. Chem. Phys.的密度泛含理論方法進展一卷中撰寫文章。
