表面吸附碱金属原子的超短碳纳米管体系的结构和非线性光学性质.pdfVIP

Vol.35 高等 学校 化 学 学报 No.11 2014年11月 摇 摇 摇 摇 摇 摇 CHEMICALJOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES摇 摇 摇 摇 摇 摇 2390 ~2396 doi:10.7503/ cjc 摇 摇 表表面吸附碱金属原子的超短碳纳米管体系的 结构和非线性光学性质 李绍晨,于广涛,陈摇 巍,黄旭日 (吉林大学理论化学研究所,理论化学计算国家重点实验室,长春 130023) 摘要摇 采用密度泛函理论(DFT)方法系统研究了表面吸附碱金属 Li 原子的超短碳纳米管([8]cyclophe鄄 nacene)体系的结构和非线性光学性质. 在这些体系中,Li原子均能稳定地吸附在超短碳纳米管表面,其吸 附能高达84郾0~106郾2 kJ/ mol. 当吸附1~2个Li原子时,Li原子和碳纳米管之间发生了明显的电荷转移过 3 3 程,使体系的一阶超极化率(茁 )值明显改善,茁 值从0迅速增加到3郾42伊10 ~8郾29伊10 a.u. ;当吸附的Li 0 0 原子数增加到3时,体系内部产生了额外电子,有效地降低了体系最主要跃迁的跃迁能,使体系的一阶超极 6 化率进一步提升(高达2郾59伊10 a.u.). 此外,Li原子之间的距离也是影响吸附体系茁 值的重要因素. 0 关键词摇 碱金属原子;超短碳纳米管;一阶超极化率;电荷转移;额外电子;表面吸附;非线性光学性质 中图分类号摇 O641摇 摇 摇 摇 文献标志码摇 A [1,2] 近年来,非线性光学材料的设计已成为基础研究的热点之一 ,其在全光信息处理、光计算机及 光通讯等高科技领域具有广泛的应用. 目前,碳纳米管体系因具有特殊的结构及优良的物理化学特性 已引起人们的高度重视. 尤其基于碳纳米管体系的非线性光学材料的设计已颇受关注[3~14]. 研究发 现,NH 和NO 作为给受体连接在Zigzag型(6,0)超短碳纳米管的两端,或只将NH (NO )连接在其一 2 2 2 2 [3] 端作为给(受)体 ,该纳米管同时作为共轭桥和受(给)体,形成的Donor鄄仔鄄Acceptor结构均表现了较 大的非线性光学响应. 另外,将Li原子和NH 基团作为给体同时连接在Zigzag型(6,0)超短碳纳米管 2 [4] [5] 的两端,这种有趣的Donor鄄仔鄄Donor结构也能表现出相当大的一阶超极化率 . 最近,本课题组 提出 了用乙烯链连接碳纳米管的边端构成混合型仔 共轭桥的全新概念,研究发现,在其所构成的新型 Donor鄄仔鄄Acceptor结构中,通过延长乙烯链的长度或调节碳纳米管与乙烯链之间的长度比都能明显改 善体系的一阶超极化率. 利