1、本論文包含了我在攻讀博士期間所做的主要工作。論文主要內容是利用密度泛函理論(DFT)和含時密度泛函理論(TDDFT)，結合其它一些有效的理論模型和適當?shù)慕粨Q相關泛函，研究有機共軛聚合物、捕光天線體系和染料敏化太陽能電池等材料的組成單元及聚集體的結構-性能之間的關系。本論文在整體上具有一定的系統(tǒng)完整性。
　　 這些在結構上組織起來、功能上集成起來、內含超分子構造的化學系統(tǒng)有著高于分子的尺度，是一個多尺度的復合體。理論模擬就是去描述

2、這些發(fā)生于分子聚集體中的基本現(xiàn)象和過程，研究由分子間力所決定的超分子結構以及組裝的本質，研究超分子微觀結構與宏觀性質的關系及研究組裝反應的平衡和速率，以及相關的催化、傳遞過程的規(guī)律。理論研究這些多尺度的復合體無可爭辯地需要多尺度的理論方法。
　　 密度泛函理論在描述單個分子的結構、結構，性質關系等方面已經(jīng)顯示出其優(yōu)勢，因為它要求的計算機資源比較少，同時又能給出較正確的結果。因此，對小的分子體系，我們采用第一性原理的分子量子力學理

3、論來對其結構-性能之間的關系進行精確描述，比如：我們采用TDDFT或TDHF方法計算低聚芴OFs體系的電子吸收光譜；然后結合TDDFT和相關函數(shù)方法合理地計算了它們的包含振動信息的吸收和發(fā)射光譜。對于大的聚合體，根據(jù)波函數(shù)的從頭算量子化學方法或密度泛含理論都不適用，特別是當多聚物含有較大發(fā)光基團時。人們常采用具有一定參數(shù)的有效模型哈密頓量來描述這類由弱相互作用而堆積起的聚合體。在此論文中我們利用Frenkel激子模型來描述這類體系。比如

4、：在計算多分子復合體LH2的電子光譜和圓二色譜時，我們就采用了這種有效的模型哈密頓量，有效的模型哈密頓量中的微觀參量我們利用第一性原理方法精確計算得到。具體的研究內容和結論簡單歸納如下：
　　 1)我們從鏈的形態(tài)、低聚物的長度和化學取代等方面對聚芴類分子的結構與性質的相互關系進行了系統(tǒng)的理論研究。計算了垂直激發(fā)的吸收光譜、有振動精細結構的電子吸收光譜以及熒光光譜，同時研究了溫度對于熒光聚合物光激發(fā)性質的影響。我們發(fā)現(xiàn)聚芴分子的光

5、譜振動結構與它的形態(tài)有著很大的關系。例如，B相和LPPP相低聚芴相對于a相有紅移；a相類低聚芴振動分辨的吸收和發(fā)射光譜鏡面對稱性破壞更為嚴重；在合理的考慮了電子.核振動耦合導致的扭轉模式非諧性效應后，我們得到了實驗中觀察到的光譜特征。
　　 2)對于光捕獲復合體LH2體系，我們采用了Frenkel激子模型和長程修正泛函等對其激子耦合、能量轉移和光譜性質等進行了理論研究和討論。對細菌葉綠素BChl的研究發(fā)現(xiàn)，長程修正泛函相對于傳統(tǒng)

6、泛函在描述BChl單體兩最低激子態(tài)有一定的優(yōu)越性；Frenkel激子模型是LH2中幾種典型二聚體間的主要能量傳遞方式；LH2中相鄰BChl單體的Qx激子之間和Qx與Qy之間的耦合不可忽略；采用Frenkel激子模型結合長程修正泛函，我們合理的模擬出了分子復合體LH2的電子吸收光譜和圓二色譜。
　　 3)采用TDDFT方法對染料敏化太陽能電池DSSC的染料分子及染料分子-Ti02復合體等進行了系列理論研究。釕-吡啶絡合物分子的光學