《Next Materials》：Crafting optical wonders: The interplay of electron push–pull dynamics and π-conjugation in non–linear optics
编辑推荐：
有机push–pull色散子作为非线性光学材料的设计原理、取代基与桥接系统对光学响应的影响、DFT计算方法在预测NLO性能中的应用及材料稳定性优化策略。
阿萨德·乌拉（Asad Ullah）、穆罕默德·易卜拉欣（Muhammad Ibrahim）、阿菲法·优素福（Afifa Yousuf）、穆罕默德·阿里夫·阿里（Muhammad Arif Ali）、徐宏亮（Hong-Liang Xu）、穆罕默德·阿尔沙德（Muhammad Arshad）
巴基斯坦巴哈瓦尔普尔伊斯兰大学（The Islamia University of Bahawalpur）化学研究所，BJ校区，巴哈瓦尔普尔63100
摘要
高效非线性光学（NLO）材料的设计与开发仍是光子学和光电技术的核心。在各种材料类别中，具有供体-π-受体（D-π-A）结构的有机推拉发色团因其在结构上的可调性、强烈的分子内电荷转移（ICT）以及良好的光学响应而受到了广泛关注。本文全面探讨了电子供体和电子受体等官能团对有机化合物NLO性能的影响。重点研究了取代基的性质和位置如何影响关键NLO参数，包括线性极化率（α）、一级超极化率（β）和二级超极化率（γ），以及HOMO-LUMO能隙和偶极矩。我们还对各种桥接系统进行了分类和分析，如线性共轭结构（例如乙烯基、乙炔基）、芳香族连接基团（例如苯、噻吩、苯并噻唑）和杂环间隔基团（例如吡咯、呋喃），讨论了它们在延长共轭长度、提高平面性和促进电子离域方面的作用。通过研究代表性有机体系（如对硝基苯胺（p-Nitroaniline, PNA）、席夫碱（Schiff bases）、查尔酮（chalcones）和基于吲哚的发色团），阐明了结构与活性的关系，这些体系展现了优异的NLO性能。文章还详细介绍了常见的挑战，如热不稳定性、光降解、溶解性差和分子聚集问题，并提出了相应的合成策略来克服这些限制。此外，本文强调了密度泛函理论（DFT）和时依赖密度泛函理论（TD-DFT）在预测和解释NLO行为中的关键作用。通过使用计算工具估算β_total、γ、偶极矩和跃迁能量等关键参数，研究人员能够深入理解分子设计原理。文中讨论了B3LYP、CAM-B3LYP、M06-2X等常用泛函以及6-31+G(d,p)和def2-TZVP等基组在准确性和可靠性方面的表现。总之，本文结合理论和结构分析，全面阐述了电子供体、受体和共轭桥接结构如何调控有机分子的NLO特性，旨在为高性能NLO材料的设计提供指导，以满足光开关、频率倍增和光子数据处理等应用需求。
抱歉，出现了一些问题。请重试并确保已启用cookies。
