Studies on the two-photon absorption properties of trigonal dehydrobenzo[18]annulenes

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Abstract

The one-photon and two-photon absorption properties of donor–acceptor substituted dehydrobenzo[18]annulenes were determined by using density functional theory and ZINDO methods. The macrocycle containing C2v symmetry exhibited the largest TPA cross-section value of 3376 × 10−50cm4 s/photon. The calculated results indicate that the TPA response in the whole molecule comes from the contribution of that in the every side in the trigon. It is notable that the magnitudes of the transition dipole moment from the virtual intermediate state to the TPA final state and the dipole moment difference between the ground state and the virtual intermediate state play important roles in increasing the TPA cross-section value. This series of molecules can circumvent the trade-off between efficiency and transparency, and they provide a promising direction for the further development of novel two-dimensional molecules with such properties.

Faisant appel à la théorie de la densité fonctionnelle ainsi qu'à des méthodes ZINDO, on a déterminé les propriétés d'absorption monophotonique et biphotonique de déhydrobenzo[18]annulènes substitués, des donneurs–accepteurs. Le macrocycle comportant une symétrie C2v exhibe la valeur la plus élevée de section droite de « TPA », 3376 × 10−50cm4 s/photon. Les résultats calculés indiquent que la réponse de TPA dans une molécule complète provient de la contribution de ce qu'on retrouve dans l'aire trigonale. Il est à noter que les amplitudes de la transition du moment dipolaire de l'état intermédiaire virtuel à l'état final de TPA ainsi que la différence de moment dipolaire entre l'état fondamental et l'état intermédiaire virtuel jouent des rôles importants dans l'augmentation de la valeur de la section droite de la TPA. Les molécules de cette série permettent de contourner le compromis entre l'efficacité et la transparence et elles s'avèrent être une direction de choix pour le développement ultérieur de nouvelles molécules bidimensionnelles ayant de telles propriétés.

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