[发明专利]一种液晶材料双折射率计算方法及一种太赫兹大双折射率液晶材料的分子设计方法

权利要求书

1.一种液晶材料双折射率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立待计算液晶材料的分子结构，并进行DFT基态优化得到稳定构型；

S2：计算太赫兹波段的平均电子极化率α以及极化率各向异性Δα；

S3：计算液晶材料的分子体积V；

S4：计算序参数S；

S5：建立适用于描述液晶材料在太赫兹波段极化各项异性的有效场模型，得到改进后的Vuks方程；

S6：将平均电子极化率α、极化率各向异性Δα、分子体积V和序参数S代入改进后的Vuks方程，计算非寻常光折射率n_e和寻常光折射率n_o；

S7：计算液晶材料的双折射率Δn。

2.根据权利要求1所述的太赫兹大双折射率液晶材料的分子设计方法，其特征在于，步骤S1中，利用Gaussian09程序包，以OPT+FREQ计算类型，使用B3LYP泛函结合6-311G(d)基组优化液晶材料分子结构。

3.根据权利要求1所述的太赫兹大双折射率液晶材料的分子设计方法，其特征在于，步骤S2中，使用M06-2X泛函结合6-311+G(2d,p)基组计算平均电子极化率α。

4.根据权利要求1所述的太赫兹大双折射率液晶材料的分子设计方法，其特征在于，步骤S2中，采用CPHF方法进行计算。

5.根据权利要求1所述的太赫兹大双折射率液晶材料的分子设计方法，其特征在于，步骤S5中，改进后的Vuks方程具体表达式为：

其中V为分子体积，S为序参数，α为平均电子极化率，Δα为极化率各向异性，ε₀为介电常数，n_e为非寻常光折射率，n_o为寻常光折射率。

6.根据权利要求1所述的太赫兹大双折射率液晶材料的分子设计方法，其特征在于，步骤S7中，双折射率Δn通过下式计算：

Δn＝n_e-n_o (2)。

7.一种太赫兹大双折射率液晶材料的分子设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据权利要求1-6任一项所述的一种液晶材料双折射率计算方法，计算液晶材料的双折射率Δn；

(2)做极化率密度分析，定量化描述液晶材料分子中各个基团对平均电子极化率α的贡献；

(3)结合太赫兹波与分子上电子云的相互作用模型，通过分子中的电子轨道分布讨论π电子共轭长度对平均电子极化率α的影响；

(4)在步骤(2)和(3)基础上，从分子结构角度分别探究各个基团对双折射率Δn的影响规律；

(5)设计出适用于太赫兹波段的具有大双折射率Δn的液晶材料。

8.根据权利要求7所述的太赫兹大双折射率液晶材料的分子设计方法，其特征在于，步骤(2)具体包括：利用有限差分方法，计算液晶材料分子的极化率密度ρ，计算液晶材料分子中各个基团对平均电子极化率α的贡献。

9.根据权利要求7所述的太赫兹大双折射率液晶材料的分子设计方法，其特征在于，步骤(2)和(4)中，所述基团包括侧链、桥键、核心结构和极性取代基。