通过受体和供体替代改变三蝶烯（Tryptanthrin）和喹唑啉二酮（Quinazolinedione）的非线性光学（NLO）特性：密度泛函理论（DFT）方法

《ChemistrySelect》：Modulation in Nonlinear Optical (NLO) Properties of Tryptanthrin and Quinazolinedione Using Acceptor and Donor Substitution: DFT Approach

硝基取代的色氨酸和喹诺酮类衍生物具有优异的NLO性能，其中SD36（3-NO2-8-N(CH3)2）能量间隙最小（3.64 eV），超极化率达6.20 eV，SD79（7-NO2）在喹诺酮体系中表现最佳。密度泛函理论计算显示NO2取代显著降低能隙，提升电荷转移效率，垂直激发波长超过600 nm，适用于光电器件开发。

　　

摘要

色胺花素的顺式结构比喹唑啉二酮的顺式结构具有更高的稳定性，这体现在其更小的能隙、更长的垂直激发波长以及更高的一级超极化率上。色胺花素中最高占据分子轨道（HOMO）与最低未占据分子轨道（LUMO）之间的能隙较小，从而促进了电荷转移的增强。与色胺花素（在B3LYP中的能隙为3.64 eV，在CAM-B3LYP中为6.20 eV）相比，喹唑啉二酮的能隙略高（分别为3.92 eV和6.47 eV）。在各种衍生物中，硝基（NO₂）取代显著降低了能隙。3-NO₂-8-N(CH₃)₂色胺花素（SD36）表现出最小的能隙、最高的偶极矩和异常的超极化率，其垂直激发波长超过600 nm。在喹唑啉二酮系列中，7-NO₂喹唑啉二酮（SD79）活性最强。其他8-N(CH₃)₂色胺花素衍生物的垂直激发波长也超过600 nm。总体而言，这两个家族中含NO₂取代的衍生物均展现了基于密度泛函理论（DFT）的优异性质，使其成为非线性光学（NLO）应用的理想候选者。未来的研究将集中于合成这些衍生物，并评估它们在真实光子学和光电器件中的潜力。

图形摘要

本文设计并理论研究了含有色胺花素和喹唑啉核心的靛蓝异构体，这些异构体具有多种供体-受体基团。采用密度泛函理论（DFT）和TD-DFT方法（B3LYP、CAM-B3LYP）来评估非线性光学（NLO）性质、电子描述符、Mulliken电荷以及分子静电势（MEP），以探讨结构与性质之间的关系。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。