供体-超原子受体（D-SA）超原子化物及其非线性光学性质的研究

The proposal is going to design new electron donor-acceptor molecules with excellent nonlinear optical (NLO) properties by using superatoms as electron acceptor, which is named D-SA superatomide. The main research contents in the proposal would include systematical investigation on the structures and properties of D-SA superatomides by applying quantum chemistry theory method, such as DFT method, ab initio method and so on. Based on this, a variety of theoretical analysis are going to be performed to explore the relationship between structure and properties, especially the NLO property. The research could not only increase our knowledge about the structures, chemical bonds, and properties of superatoms but also extend the field of designing functional materials based on superatoms. In addition, the proposal is going to construct crystals based on D-SA superatomides, which would provide theoretical clue for experimental synthesizing them in the future.

本项目拟在基于超原子设计功能性材料的研究领域，开展以超原子为电子受体构建具有非线性光学（nonlinear optical，NLO）性能的供体-超原子受体型超原子化物（Donor-Superatom Acceptor，简称D-SA超原子化物）的研究。用量子化学方法进行结构优化和性质的计算机模拟，筛选出具有良好稳定性和NLO性能的D-SA超原子化物。在此基础上，探索D-SA超原子化物中超原子的结构与NLO性质的关系，为基于超原子设计新型NLO分子提供理论线索。进而，从优化出的D-SA超原子化物分子出发，构建可能的超原子化物分子的晶体模型，为实验合成提供潜在候选者。期待本项目的开展能开拓NLO材料研究的新方向，为基于超原子构建功能材料提供有用的理论线索。

在项目的资助下，两年来按计划开展了四个方面的工作：.（1）在D-SA超原子化物分子设计方面，理论预测了结合位点简单的稳定的D-SA超原子化物分子M3O- P@Al12 （M=Li, Na, 和K），揭示了D-SA超原子化物中超原子M3O和P@Al12的结构、电负性以及供体-超原子受体之间化学键的性质与第一超极化率β0的关系，为非线性光学功能材料的设计提供新的候选对象。.（2）在探索基于D-SA超原子化物分子构建超分子晶体的方法方面，虽然现有的研究结果还不很理想，但是这些有益的尝试会帮助我们进一步调整和修正当前的方法。.（3）在双核金属配位化合物方面，我们的研究对实验发现的连二亚硫酸配位化合物Cp*2Rh2(μ-CH2)2(μ-O2SSO2)的单分子光化学重排反应有了更加深入的认识，并为实验合成Cp2Rh2(CH2)2(SO2)2提供了新思路。对Cp2Fe2(BO)2(CO)n (n = 3, 2, 1, 0)的异构体的研究，为设计新型的含硼氧配体的金属配位化合物及探索它们的催化性能提供了理论线索。.（4）在电池锂离子电池正极材料的形貌与性质方面，我们的研究为实验通过调控t-LiFeSO4F的形貌来改善它的电化学性能提供了理论依据。