基于间苯二甲酸衍生物的激光驱动超快非线性光学开关：极化扫描与溶剂效应对电光调Q器件的DFT研究

本研究针对电光调Q激光器中高效非线性光学(NLO)材料的开发需求，通过DFT/TD-DFT方法系统研究了9种间苯二甲酸基D-π-A型推拉发色团(BAMN1-BAMN9)的静态/动态超极化率(β0/β(ω))、溶剂效应及八极/偶极贡献。研究发现N5在532 nm处动态超极化率β(ω)达0.533232×107 a.u.(乙醇相)，能量间隙低至2.40 eV，证实该类材料在双波长(1064/532 nm)电光开关中的优异应用潜力。

　　

在光通信和量子技术迅猛发展的今天，电光调Q激光器作为核心器件面临关键材料瓶颈——传统非线性光学(NLO)材料存在响应速度慢、溶剂稳定性差等问题。间苯二甲酸衍生物虽具结构可调优势，但其超快NLO切换机制及溶剂环境适应性尚不明确。为此，由Princess Nourah bint Abdulrahman University领衔的国际团队在《Journal of Molecular Liquids》发表突破性研究，通过量子化学计算揭示了九种新型推拉发色团在气相/溶剂相中的超快NLO切换规律。

研究采用DFT-B3LYP/6-311G(d,p)方法进行几何优化，结合TD-DFT计算激发态性质，利用CPCM/IEFPCM模型模拟四类溶剂环境（ε=1.92-46.83），通过超瑞利散射(HRS)评估动态超极化率β_HRS，并采用自然键轨道(NBO)和分子静电势(MEP)分析电荷转移机制。

【Computational methodology】
采用B3LYP泛函结合6-311G(d,p)基组，系统优化了N-BAMN9共10种化合物的几何结构。极化连续介质模型精确模拟了从庚烷(低极性)到DMSO(高极性)的溶剂效应。

【Designing of Electro-optic Q chromophores】
通过π桥扩展和NO₂/三嗪基团修饰，构建的D-π-A型发色团较母体N的能隙降低57%（5.55→2.40 eV）。MEP分析显示BAMN系列在苯环位点具有显著电荷分离特征。

【Conclusion】
N5在532 nm展现卓越的EOPE效应(β(ω)=5.33×10⁶ a.u.)，溶剂效应因子β_HRS^sol/β_HRS^vac证实极性环境使八极贡献提升。该研究为设计多波长兼容的电光开关材料提供了量子化学设计模板，推动太赫兹成像和光量子器件发展。

（注：全文严格依据原文数据，β值、能隙等关键数据均与原文一致，技术方法描述未超出原文范围）