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量子化學研究L-精氨酸磷酸鹽的前線分子軌道與理論振動光譜

     

摘要

L-精氨酸磷酸鹽(LAP)晶體是一種性能優(yōu)異的半有機非線性光學材料,因其特殊的高激光損傷閾值受到眾多關注?;贚AP晶體的多種特殊性質及結構中磷酸胍基間作用的相繼發(fā)現(xiàn),通過研究分子內基團間作用探討分子特異性及晶體光損傷機制是一種新的合理途徑。本研究根據(jù)LAP分子的基團組成建立四個相關分子模型,在M06-2X-D3/6-311++g(d,p)水平下對不同基團組合模型進行了結構優(yōu)化、頻率計算及前線分子軌道分析。研究發(fā)現(xiàn),LAP中L-精氨酸陽離子與磷酸根陰離子具有較強的結合能,磷酸胍基間作用會弱化L-精氨酸分子構象彎曲能力,且使磷氧四面體發(fā)生畸變。LAP中磷酸基團能夠降低LAP分子軌道能級間隙,有利于分子內電子轉移。磷酸基團與L-精氨酸分子上各個基團均有電子相互作用,其中對胍基與氨基上N-H鍵具有推電子作用,且與胍基間作用更強、更明顯,而對羧基表現(xiàn)為吸電子作用。該研究結果為進一步理解和研究晶體中磷酸根和胍基間的作用奠定了良好的理論基礎。

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