【摘 要】
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含过渡金属的有机或团簇化合物具有丰富的光电磁等性能，把握住此类体系的计算要点，提高性能的理论计算精度，更准确地预测其性能，对指导新功能材料的开发和实际应用具有重要意义。
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含过渡金属的有机或团簇化合物具有丰富的光电磁等性能，把握住此类体系的计算要点，提高性能的理论计算精度，更准确地预测其性能，对指导新功能材料的开发和实际应用具有重要意义。近年来快速发展的密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函(TDDFT)理论方法已经成为研究此类分子体系的强有力的工具。然而现有的密度泛函理论或含时密度泛函理论对上述体系非线性光学(NLO)性质的计算尚不尽如人意，这提示我们需要更深入地探究理论中的不足之处。本文从DFT理论中的交换相关(exchange-correlation，XC)近似入手，较系统的分析了现有的XC近似的成功因素，分析了对精确计算含过渡金属体系二阶非线性光学性质所需具备的重要条件，并对现有XC中的混合交换相关泛函(hybrid XC functional)进行了优化改良，发现了一种新的适合于计算含过渡金属体系的非线性性质的混合交换相关泛函。并且，在对XC近似的分析研究基础上进一步提出了2种新的XC近似，以期进一步拓展DFT理论的适用范围和过渡金属激发态效应的计算精度。本研究分为七个部分：
第一章：简要介绍非线性光学现象和目前计算非线性光学性质的几种理论方法，以及非线性光学计算理论值和实验值之间的衔接对比问题。
第二章：较详细地介绍DFT及TDDFT理论。回顾了它们的起源，发展，以及它们的局限。
第三章：较详细地分析了现有的XC近似。包括它们的分类，适用条件，限制条件等等。
第四章：对现有的混合(hybrid GGA)泛函在计算β值时存在的问题作了较详细的分析，提出了改进现有混合泛函以提高对过渡金属体系β值计算精度的方法。
第五章：在理论分析的基础上，针对不同的应用，提出2个新XC近似。一种为对能量和(超)极化率计算进行全局考虑的局域混合泛函；另一种为进一步提高TDDFT计算(超)极化率性质准确度而提出的含动能密度的交换相关势。
第六章：计算研究了过渡金属体系二阶非线性光学性质时面临的分子构型转动问题。
第七章：总结和展望。
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