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计算静态极化率α与非线性光学性质β、γ

前言

分子受光照射后均将发生光频电极化现象，分子产生感生偶极矩，能量成为外电场的函数。能量对均匀外电场F进行泰勒展开得到：

其中，μ0为无外场下的偶极矩，α、β、γ为极化率（一阶极化系数，线性极化率）、二阶非线性极化率（即一阶超极化率）和三阶非线性极化率（即二阶超极化率）。

ADF能够直接地计算出分子的线性、二次非线性微观极化系数，也就是极化率和第一超极化率。本文以超极化率为例。

建模的操作，参考：AMS软件建模教程。结构优化参考：优化分子的几何结构、更高效的大分子进行结构优化、限制性结构优化等。

非线性光学性质β、γ的数值，因为属于高阶响应性质，因此键长、方法、积分精度、基组稍有不同，就能带来很大的扰动。因此建议同类分子在相同计算参数下，定性比较。另外，α、β、γ各分量的值与坐标系是密切相关的，不同的坐标系，得到的值不一样。但是α的模则与坐标系无关，不同坐标系下，其模保持不变。β、γ也有各自的不变量。

例如对于β，

hyperpol004.jpg

其中，μ为偶极矩，β0与βμ均与坐标系无关，但βijk则随坐标系而有所不同，正负也可能不一样。

案例

单位

ADF输出的数据单位为a.u.