09-利用Gaussian来计算配体的三线态能级
引言:
稀土的发光具有非常多的优点,但是单纯的稀土盐是不能有有效的发光的(摩尔吸光系数太小)。后来的研究发现,稀土配合物能够发射强烈的稀土特征荧光,这就是著名的天线效应(antenna effect)。简要来说,在稀土配合物体系中,配体能够吸收紫外高能量的光子,然后自身跃迁至单重态激发态,如果没有配位作用,就单独的配体分子而言,其常常会弛豫到第一激发态的最低能级,然后从第一激发态最低能级跃迁至基态,从而发出配体的荧光。如果处在单重态激发态的分子在激发态发生自旋反转,往往会发生系间窜跃从而到达三重态能级,然后经过振动弛豫到达最低三重态激发态,然后辐射跃迁至基态,这一过程发生磷光。因为磷光跃迁是自旋禁阻,分子通常会以分子荧光的方式辐射能量。
稀土配合物的发光就是建立在配体的三线态能级之上的,如果配体的三线态能级与稀土离子的5D0能级相接近,高2500-3000cm-1,则能够将能量转化给稀土离子,从而敏化稀土发光。因此,我们在研究之前可以先通过磷光光谱来确认材料是否能够有能力敏化稀土发光,但是磷光测试要在零下77K(液氮环境下)进行测试,本身不是很方便。近年来,利用DFT方法的计算能够很好的模拟分子的能量,因此我们可以通过计算来估算三线态的能级。
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百度关于荧光的介绍
当处于基态的分子吸收紫外-可见光后,即分子获得了能量,其价电子就会发生能级跃迁,从基态跃迁到激发单重态的各个不同振动能级,并很快以振动驰豫的方式放出小部分能量达到同一电子激发态的最低振动能级,然后以辐射形式发射光子跃迁到基态的任一振动能级上,这时发射的光子称为荧光。荧光也可以说成余辉时间≤10^(-8)s者,即激发一停,发光立即停止。这种类型的发光基本不受温度影响。
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百度关于磷光的介绍
如果受激发分子的电子在激发态发生自旋反转,当它所处单重态的较低振动能级与激发三重态的较高能级重叠时,就会发生系间窜跃,到达激发三重态,经过振动驰豫达到最低振动能级,然后以辐射形式发射光子跃迁到基态的任一振动能级上,这时发射的光子称为磷光。当然,磷光也可以说成余辉时间≥10-8s者,即激发停止后,发光还要持续一段时间。根据余辉的长短,磷光又可以分为短期磷光(余辉时间≤10-4s)和长期磷光(余辉时间≥10-4s)。磷光的衰减强烈的受温度影响,温度低,余辉的时间长。
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参考教程:
02.Gaussian中用TDDFT计算激发态和吸收、荧光、磷光光谱的方法