聚苯撑乙炔及其衍生物分子材料的理论设计与性质调制

Based on the relevant experimental studies, a systemic design and theory calculation will be carried out for a series of poly-phenlene-ethynylene (PPE) derivatives oligomer geometrical structures and the spectral properties. With phenlene-ethynylene single molecular structure as the fundamental model, through the change of polymerization unit, the introduction of functional side chain group, push and pull electron group termination, isomer polymerization site hybrid methods, the single oligomer molecular steric geometries will be designed. A quantum chemical calculation will be performed to study the corresponding stationary electronic structures and spectral properties of phenlene-ethynylene and the derivatives oligomers. From the theoretical analysis of the electronic structure, orbital characteristics, conjugate degree, the modulation effect factors on the electronic structure and spectral property of phenlene-ethynylene oligomers will be summarized. In considering the molecular interaction and the possible geometric accumulation, the condensed phase spectral properties of a series of PPE polymer will be theoretical predicted. By analyzing the optical properties difference from the single molecules, to interpret and guide the corresponding optical experiments and phenomena. We will try to provide a solid theoretical foundation for modulation and improvement of the phenlene-ethynylene series polymer optical performance ultimately. A further research on the characteristics of the special structures of the phenlene-ethynylene derivatives will be carried out to provide reliable theoretical support to the corresponding experimental studies in the photoelectric materials, biological detection, nano- device, energy and electronic transmission applications.

在相关的实验研究基础上，对系列聚苯撑乙炔(PPE)衍生物的低聚物组成结构及光谱性质进行系统的理论设计和计算研究。以聚苯撑乙炔的单链结构为基础，通过改变聚合单元组成、引入功能化侧链基团、推拉电子基团封端、异构体聚合位点杂化等手段进行单分子聚合物空间几何形貌的设计。用量子化学计算等方法来研究聚苯撑乙炔及其衍生物低聚物稳定结构和光谱性质。分析电子结构、轨道特征、共轭程度，在分子水平上揭示诸因素对聚苯撑乙炔系列低聚物光谱性质的调制作用。在考虑分子间作用和可能的几何堆积基础上，进行系列聚合物凝聚相光谱性质的理论预测，分析与单分子光学性质的差别，解释和指导相应的光学实验和现象。从根本上为调制和改进聚苯撑乙炔聚合物的光学性能提供坚实的理论基础。对特征结构的聚苯撑乙炔衍生物在光电材料、生物检测、纳米器件、能量和电子传输等应用上的特征性质上进行深入研究，为相应实验研究提供可靠的理论支持。

本项目主要采用量子化学方法对聚苯撑乙炔为基本骨架结构的低聚物光谱性质进行系列的模型化理论计算和模拟。在相关的实验研究基础上，对系列聚苯撑乙炔(PPE)衍生物的低聚物组成结构及光谱性质进行系统的理论设计和计算研究。以聚苯撑乙炔的单链结构为基础，通过改变聚合单元组成、引入功能化侧链基团、推拉电子基团封端、异构体聚合位点杂化等手段进行单分子聚合物空间几何形貌的设计。用量子化学计算等方法来研究聚苯撑乙炔及其衍生物低聚物稳定结构和光谱性质。分析电子结构、轨道特征、共轭程度，在分子水平上揭示诸因素对聚苯撑乙炔系列低聚物光谱性质的调制作用。在考虑分子间作用和可能的几何堆积基础上，进行系列聚合物凝聚相光谱性质的理论预测，分析与单分子光学性质的差别，解释和指导相应的光学实验和现象。从根本上为调制和改进聚苯撑乙炔聚合物的光学性能提供坚实的理论基础。对特征结构的聚苯撑乙炔衍生物在光电材料、生物检测、纳米器件、能量和电子传输等应用上的特征性质上进行深入研究，为相应实验研究提供可靠的理论支持。