Polarizabilidades e primeira hiperpolarizabilidades elétricas dipolares de ésteres E-4-amino-trans-1,3-butadienil-(1',2'-di-hidroxibenzeno) de boro, alumínio e gálio

Abstract

Recebido em 7/5/08; aceito em 12/1/09; publicado na web em 28/5/09 DIPOLE POLARIZABILITIES AND FIRST HYPERPOLARIZABILITIES OF E-4-AMINE-TRANS-1,3-BUTADIENYL-(1′,2′-DIHYDROXIBENZENE) ESTERS OF BORON, ALUMINUM AND GALLIUM.Static electric dipole polarizabilities and first hyperpolarizabilites have been calculated for the title molecules and their 3′ and 4′-nitro derivatives at ab-initio Hartree-Fock/6-31G(d,p) level. The influence of the pivotal p vacant 3A elements (B, Al or Ga) substitution on the electrical properties of these molecules is detailed. The axial vector components of the first hyperpolarizabilities β(0) of the push-pull 4′−nitro derivatives, −18.2×10 −32 esu (B), −21.1×10 −32 esu (Al) and −20.8×10 −32 esu (Ga) are calculated to be as much as fourfold larger then that calculated for the p-nitroaniline, a reference organic molecule for comparison for this type of molecular property.Keywords: dipole (hyper)polarizabilities; boronates, aluminates and galiates; Hartree-Fock calculations. INTRODUÇÃOMoléculas orgânicas insaturadas contendo um sistema de elétrons conjugados, localizados em unidades individuais ou estendidas na forma de cadeias poliméricas, formam uma grande classe de materiais que apresentam ótimas características óticas não-lineares. [1][2][3][4] A combinação desses sistemas orgânicos com centros metálicos adequados produz, complementarmente, importantes exemplos de derivados organometálicos que desenvolvem valores promissores para os parâmetros que descrevem essas propriedades óticas. 5As respostas óticas não-lineares de compostos moleculares originam-se, microscopicamente, nas excitações virtuais que seus elétrons podem sofrer ao se moverem de orbitais ocupados para orbitais não ocupados, em especial, entre os orbitais de valência de menores energias HOMO e LUMO. A facilidade com que essas excitações ocorrem está diretamente relacionada com a capacidade da radiação eletromagnética em interagir com um sistema molecular e, assim, induzir consideráveis transferências de cargas entre o estado eletrônico fundamental e os estados eletrônicos excitados de baixa energia. Essa polarização de cargas favorece o surgimento de polarizabilidades α(0) e hiperpolarizabilidades elétricas (β(0) (primeira), γ(0) (segunda) etc.) apropriadas para o desenvolvimento de materiais com propriedades óticas não lineares.1,2 A união de grupos doadores (D) e retiradores (R) eficientes de elétrons, intercalados por um sistema de elétrons π-conjugados como, por exemplo, o grupo aromático fenila ou a cadeia aberta do trans-1,3-butadienila, formam um conjunto de moléculas (chamados sistemas eletrônicos do tipo push-pull D-R) que apresentam excelentes hiperpolarizabilidades elétricas moleculares. A escolha da combinação adequada do par D e R e a presença de um intercalador insaturado, que atua como caminho para deslocalização dos elétrons é fundamental na construção de moléculas que apresentam maiores parâmetros óticos não-lineares. Usualmente, os grupos amino −NH 2 , e nitro −NO 2 são os mais utilizados como unidades doa...