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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

二甲苯是一种十分重要的有机化工原料，被广泛的用于合成聚酯纤维树脂，是医药和农药用聚合单体，但是，其对皮肤、粘膜有刺激作用，对中枢神经系统有麻醉作用，长期作用可影响肝、肾功能，因此对二甲苯结构、第一激发态和离子态的振动信息的研究十分有意义。

gaussian 系列程序包对物质的计算与研究已经十分的成熟，尤其在化学计算方面应用极其广泛。gaussian09中的密度泛函dft中 b3lyp方法在不同基组水平上对分子的结构优化、红外光谱计算、拉曼光谱计算，都十分的成熟。本课题采用gaussian09中的密度泛函dft中 b3lyp方法在分别在低基组hf/3-21g和高基组6-31g (d,p)水平上对二甲苯分子基态、离子态、激发态进行了分子结构的优化、红外光谱的计算。本课题又通过从头算cis方法计算了二甲苯分子及其低激发态，且通过cis能量计算得到二甲苯分子的uv-vis光谱和分子前线轨道图，这对分析各个激发态的跃迁几率、吸收波长及振子强度具有十分重要的意义，利用所计算的数据对二甲苯分子的激发态的振动模式进行解离分析，最后采用uhf函数，对二甲苯及其离子态进行计算，并且进行比较分析。二甲苯分子是重要的有机化工材料，广泛用于合成聚酯纤维树脂，通过对它的研究让我们能够详细了解了二甲苯分子的振动光谱，以及二甲苯分子的第一激发态和离子态振动态的结构信息。这些数据的分析对我们了解二甲苯及其他的分子都有重要的意义。

国内外研究现状

光解离的研究为深入了解化学反应实质提供依据。光解离是分子与激光作用后主要的反应途径，当分子经多光子激发过程获得能量时, 除发生电离外, 通常伴随化学键的断裂使分子或离子裂解成小的碎片。分子光解动力学是分子反应动力学的一个重要分支，由于在物质与分子间相互作用的过程中, 分子在激发态上的行为几乎占据了主导地位, 所以对于分子激发态的性质的研究一直是人们关注的焦点之一。在物质与分子的相互作用中, 光与分子的相互作用无疑是十分重要的。

目前在实验室中已经能够产生功率密度在1015 ～ 1022 w/cm2 以至更高的强场, 这种场强范围已经覆盖了从强场到相对论光学区域, 涉及到原子分子物理、光物理、等离子体物理、流体力学、核物理以及天体物理等众多的领域。分子的电子激发态无辐射过程在光物理、光化学、生命科学和环境科学中扮演着重要的角色，例如臭氧层的破坏机制、细胞的紫外受损机制和视觉的产生等都与分子电子激发态无辐射过程紧密相关。采用时间分辨研究方法，可实时观察这些超快无辐射过程，进而深入研究这些超快过程的动力学机理。光化学机制包括解离和异构化。

2. 研究的基本内容

完成本课题首先要学习掌握gaussian09的基本使用以及与建立化学模式相关的基本知识的储备，包括基组的比较选择、红外和拉曼光谱的分析以及化学键的相关数据分析等，具体的方案如下：

1、通过低基组hf/3-21g对二甲苯分子、低激发态、离子态构型进行初步优化。

2、通过dft中b3lyp/6-31g (d,p)对二甲苯分子、低激发态、离子态构型进行精确优化及振动频率的计算，得到二甲苯分子、低激发态及离子态的稳定构型、红外光谱。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

完成本课题首先要学习掌握gaussian09的基本使用,在gaussian09中先构造二甲苯的初始构型，再进行相关的计算和分析，因此方案如下：。

考虑到计算时间和稳定构型的差别，如果直接从该构型就采用密度泛函中b3lyp方法的6-31g (d,p)高精度基组优化，可能计算收敛几率会降低，故先在hf中的3-21g低基组上优化构造二甲苯分子得到精度较低的基态构型，同样的思路对二甲苯分子的低激发态和离子态构型进行精确优化及振动频率的计算，得到二甲苯分子、低激发态、离子态稳定构型、红外光谱，并对在dft中b3lyp/6-31g (d,p)下得到的二甲苯第一激发态的高精度稳定构型进行频率计算得到了前n个激发态的uv-vis 光谱。

最后通过uif/6-31 g(d,p)对前面所得的二甲苯的第一激发态进行优化，得到二甲苯离子的第一激发态并对其进行了解离分析。

4. 参考文献

[1]mario j. molina f. s. rowland. stratospheric sink for chlorofluoromethanes: chlorine atom-catalysed destruction of ozone[j].nature,1974,6.

[2] m. von hobe, science, 318, 1878 (2007).

[3]q. schiermeier, nature, 449, 382 (2007).