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关于分子动力学及光谱的理论模拟已逐渐深入,振动波函数的Franck-Condon重叠积分对描述如紫外吸收光谱、荧光光谱、及电子跃迁等无辐射进程显得至关重要。针对多环芳烃类分子缺乏较高精度的理论光谱模拟,本论文将基于非谐效应的考虑,研究萘的激发态电子光谱。
我们使用位移简谐近似和非谐校正模型分别模拟了萘的S1态的吸收光谱、发射光谱和S2态的吸收光谱。考虑一阶非谐效应后,光谱的位移和峰型都有很大的改善。我们使用完全活化空间自洽场方法优化萘的基态和激发态平衡几何构型,并完成振动分析,确定所得结构为极小点。萘分子基态、第一激发单态、第二激发单态都具有D2h分子点群对称性,这和其他的计算相符合。采用CASSCF方法并选择的包含所有π轨道的活化空间,为几何构型的计算提供了足够的精确度以便进行光谱的模拟。
萘的两个激发态S1(1B2u)和S2(1B1u)均具有ππ*的跃迁性质。我们将自己的计算所得的垂直激发能和绝热激发能与前人通过实验和计算得到的数据进行比较。加入从B3LYP计算中得到的非谐参数校正后,光谱的origin band发生位移,体现出来的绝热激发能数据有所改善,这样的改善就是计算了未能考虑到的动态电子相关能校正。
计算得到的两个激发态与基态频率数值相差较小,同时由于分子内坐标到简正坐标的转换矩阵对于萘的9个全对称模式非常相似,因此满足了我们利用位移简谐近似的前提。我们可以采用该模型完成一阶非谐校正的光谱模拟,对于萘的第一激发单态贡献最大的为v5α,v9α,对于第二激发单态贡献最大的为v5α,v8α。