吸收光谱

量子化学中的吸收光谱计算是通过理论方法模拟分子或材料对电磁辐射的吸收行为，揭示其电子结构和激发态性质的关键手段。该计算基于量子力学原理，主要采用含时密度泛函理论（TDDFT）、组态相互作用（CI）或多参考态方法（如CASSCF）求解体系的激发能及其对应的振子强度，从而预测紫外-可见吸收谱的特征峰位置和强度。对于小分子体系，可通过精确计算电子基态与激发态之间的垂直跃迁能，并考虑振动耦合效应（如Franck-Condon分析）模拟谱线形状；对于大分子或周期性材料，则结合周期性边界条件或嵌入方法处理环境效应，并利用杂化泛函（如B3LYP、PBE0）提高激发能计算精度。现代量子化学方法可解析吸收谱的微观起源（如π→π、n→π等电子跃迁类型），预测溶剂化效应（通过极化连续模型PCM）和温度对谱线的影响，并支持手性体系（如圆二色谱）和激发态动力学（如非绝热耦合）的模拟。该技术在光催化材料设计（如能带匹配分析）、荧光探针开发（如激发态质子转移机理）和天然产物结构鉴定（如特征吸收峰归属）等领域应用广泛。