芳香偶氮芳烃热致顺反异构化机理的理论研究开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

偶氮苯在紫外光照射下其某些物理性质会发生变化,人们将这种特性应用在光化学分子开关上,分子光开关最近几年被广泛应用在分子信息储存、光药理学、材料科学、光化学基因工程和生物科学等领域。

但是,紫外光会对有机体造成一定程度的破坏,因此,这种开关在生物体系中的应用也受到了一定程度上的限制。

对于打破这种限制的通用策略就是通过在苯环上加入取代基引起偶氮苯分子中两种异构体分子吸收光谱的移动,从而将两种异构体的吸收光谱分离开来,来实现分子在可见光区域的异构化反应。

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2. 国内外研究现状分析

对于偶氮苯的顺反异构化机理,大多文献研究的是偶氮苯及其衍生物的光致异构化,而对于其热致异构化的研究非常少。

最近几年关于偶氮的研究也主要在利用其热致异构化机理简化光致异构化机理,因为偶氮苯在紫外光照射下其某些物理性质会发生变化,人们将这种特性应用在光化学分子开关上,分子光开关最近几年被广泛应用在分子信息储存、光药理学、材料科学、光化学基因工程和生物科学等领域。

但是,紫外光会对有机体造成一定程度的破坏,因此,这种开关在生物体系中的应用也受到了一定程度上的限制。

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3. 研究的基本内容与计划

本课题将采用量子化学中的密度泛函理论,合适尺寸的基组,系统研究一系列新型的偶氮苯分子基态的势能面,阐明偶氮苯在高激发态的衰减过程与光致顺反异构化的关系,将有助于更深入理解偶氮苯异构化的机理。

4. 研究创新点

偶氮苯材料是一种很好的光致变色材料,具有可以通过光照进行电化学性质、磁性、吸收光谱、荧光发射、共轭、电子导电率、配位性质、偶极相互作用、折射率、介电常数和几何结构等的调整的特性,所以光致变色材料可以在分子逻辑门、数据的记录和储存、多光子器件等领域应用。

目前对其的研究主要在实验领域,本课题将采用量子化学中的密度泛函理论,合适尺寸的基组,系统研究一系列新型的偶氮苯分子基态的势能面,阐明偶氮苯在高激发态的衰减过程与光致顺反异构化的关系,将有助于更深入理解偶氮苯异构化的机理。

偶氮类材料的独特光响应特性与偶氮苯的取代基有密切关系,深入了解不同取代基对偶氮苯顺反异构化机理的影响,将有助于对相关材料进行分子设计,从而获得性能更好的光响应材料。

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