利用光学各项异性材料制备的光子和光电子器件具有独特的功能和性能,成为未来新型光波导器件的研究重点之一。光学各向异性主要是指双折射性和吸收率上的二向色性,即材料对不同偏振光束的折射和吸收特性不一样。聚合物光学材料由于其成本低、加工容易、性能好和双折射性可调节等优势,具有重要的研究意义和潜在应用价值。聚合物光学材料的双折射性与聚合物材料分子链的取向度有关;取向度越高,双折射率越大。在众多提高聚合物光学材料取向度的方法中,基于金属有机框架(MOF)材料可以制备具有高取向度的聚合物材料。在此方法中,利用MOF材料作为反应容器,将聚合物单体分子吸附进MOF材料的规则排列孔道中发生聚合反应,则产物聚合物分子链也将具有和MOF材料孔道一样的高取向性。本文结合密度泛函理论、蒙特卡洛方法和分子动力学,建立甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸三氟乙酯(TFMA)等聚合物单体以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸三氟乙酯(PTFMA)等聚合物材料和MOF材料的全原子模型,模拟MMA、TFMA在MOF材料中的吸附以及模拟PMMA、PTFMA在MOF材料中的分子动力学过程。通过分析模拟结果,得出影响聚合物单体及分子链在MOF材料中吸附特性的三个主要影响因素:A)MOF材料孔壁与聚合物单体之间的静电相互作用;并发现MOF材料的极性孔道壁与极性聚合物单体分子之间的静电相互作用对聚合物单体分子在孔道内的吸附和取向有促进作用;B)聚合物单体分子之间的静电相互作用;发现极性聚合物单体分子之间的静电相互作用使其分子间隙更加紧密,从而促进了聚合物单体分子在MOF材料中的吸附,同时对其分子取向也有一定的促进作用;C)MOF材料孔洞与聚合物单体分子之间的相对大小,亦即有机配体与聚合物单体分子之间的相对大小;模拟中选择不同长度的有机配体而得到不同的孔道大小,所吸附的聚合物单体分子数量也将不同,从而影响聚合物单体分子在MOF材料孔道中聚合的转化率和聚合物分子链的取向度。这三个因素的重要影响,为聚合物单体或MOF材料的选取、对聚合物链取向度的控制提供理论预测方法。