ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ, ЭЛЕКТРОННЫХ СПЕКТРОВ МОЛЕКУЛ ПРОИЗВОДНЫХ ДИВИНИЛДИФЕНИЛА, ДИВИНИЛФЕНАНТРЕНА В РАМКАХ КВАНТОВОЙ ХИМИИ,

Содержание

РЕФЕРАТ 4
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Теория вибронных спектров 7
1.1 Адиабатическое приближение 7
1.2 Метод Хартри-Фока 7
1.3 Электронные переходы в молекулах 9
1.4 Эффект Душинского 12
2 Методы расчетов и базисы 13
2.1 Метод функционала плотности (DFT) 13
2.2 Временно-зависимая теория функционала плотности (TDDFT) 15
2.3 Неэмпирические ab initio методы 16
2.4 Базисные наборы 16
3 Результат и обсуждение 18
3.1 Молекулярная структура соединений L1-L4 18
3.2 Электронные спектры соединений L1-L4 18
3.3 Электролюминесценция соединений L1-L4 23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 27
ПРИЛОЖЕНИЕ 26

Введение

Электронно-колебательные спектры могут быть смоделированы в рамках методов квантовой химии. Конкретно могут быть вычислены энергии вертикальных электронных переходов, колебательные факторы и формы полос спектров. В настоящее время такая возможность существует только в определенных квантово-химических программах. Наиболее полно расчет характеристик вибронных спектров реализован в квантово-химическом программном пакете GAUSSIAN [1]. В отличие от вычислений только вертикальных электронных переходов моделирование вибронных спектров позволяет наиболее точно сопоставлять получаемые модельные спектры с экспериментальными спектрами. Кроме того, расчет характеристик электронно-колебательных спектров поглощения и излучения дает дополнительную информацию для понимания природы спектров электролюминесценции.
Недавно были синтезированы новые соединения, производных дивинилдифенила и дивинилфенантрена, на основе которых были созданы органические светодиоды (OLED). Исследования их электронных спектров поглощения и излучения в растворителях экспериментальными методами показали, что некоторые из них имеют ярко выраженную вибронную прогрессию. В связи с этим является актуальным проведение исследования их электронных (вибронных) свойств теоретическими методами. Проведение данного исследования позволит изучить не только их вибронные свойства, но и поможет понять природу спектров электролюминесценции, созданных на основе их OLED.
Таким образом, целью данной работы является проведение моделирования электронно-колебательных спектров 4-х молекул производных дивинилдифенила и дивинилфенантрена теоретическими методами квантовой химии.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!

ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ

КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

Заключение

В данной работе было проведено моделирование электронно-колебательных спектров 4-х молекул производных дивинилдифенила и дивинилфенантрена теоретическими методами квантовой химии.
Теоретические исследования спектральных свойств четырех люминофоров линейного строения показали, что соединения на основе дивинилфенантрена (L1 и L2) имеют вибронную структуру в спектрах поглощения и флуоресценции, обусловленную промотирующей модой ~1670 см-1. Показано, что высокое сходство спектров поглощения и флуоресценции этих молекул обусловлено тем, что концевые фрагменты молекул не участвуют в формировании So-S1 переходов.
Квантово-химическое исследование прояснило природу аномально большого стоксова сдвига соединений на основе дивинилдифенила (L3 и L4). Расчеты показали, что наблюдаемая в эксперименте длинноволновая полоса поглощения обусловлена переходами So >S2 (L3) и So >(S2lS3) (L4).
Соединения L1 и L2 склонны к сильным межмолекулярным взаимодействиям, приводящим к красному сдвигу спектров излучения, а соединения на основе дивинилдифенила (L3 и L4) не проявляют признаков агрегации и спектры фото- и электролюминесценции в THF, пленках TVD и PVC принадлежат излучению мономолекулярных форм.
Данные OLED устройства получились малоэффективными, значение КПД которых не превышает несколько единиц процентов.

Литература

1 Frisch M. J., Gaussian 09 [электронный ресурс] / M. J. Frisch [и др.] / Уоллингфорд: Gaussian, 2009. - URL: http://www.gaussian.com (дата обращения: 22.02.2016).
2 Condon E.U. A Theory of Intensity Distribution in band Systems // J. Phys. Rev. № 28. - 1926. C. 1182.
3 Condon E.U. Nuclear Motions Associated with Electron Transistions in Diatomic Molecules // J. Phys. Rev. Letters № 32, - 1928. C. 858.
4 Fluorescence and absorption spectra of oligophenylenevinylenes: Vibronic coupling, band shapes, and solvatochromism / J. Gierschner [и др.] // J. Chem. Phys. - 2002. C. 8596.
5 Rigorous Franck-Condon absorption and emission spectra of conjugated oligomers from quantum chemistry / S. Karabunarliev [и др.] // J. Chem. Phys. № 113, - 2000. C. 11372.
6 DFT simulation of the heteroannelated octatetraenses vibronic spectra with the Frank- Condon and Herzberg-Teller approaches including Duschinsky effect / Karaush N. N. [и др.] // J. Chem. Phys. № 459. - 2015. C. 65-71.
7 F. Duschinsky, Acta Physicochim. URSS 7 (1937) 551.
8 Doktorov E.V. Dynamical symmetry of vibronic transitions in polyatomic molecules and the Franck-Condon principle / E.V. Doktorov, I.A. Malkin, V.I. Manko. // J. Molecular Spectroscopy, -1977. C. 302-326.
9 Becke A. D. Density-functional thermochemistry. The role of exact exchange. / A. D. Becke // J. Chem. Phys, - 1993. C. 5648-5652.
10 Koch W. A. Chemist’s Guide to Density Functional Theory / W. Koch, М. С. Holthausen - Germany // - 2001. 306 c.
11 Dreuw A. Head-Gordon Single-Reference Ab Initio Methods for the Calculation of Excited States of Large Molecules // J. Chem. Rev. №11. - 2005. C. 4009-4037.
12 Becke A. D. Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior // J. Phys. Rev. № 6. - 1988. C. 3098-3100.
13 Vosko S. H. Accurate spin-dependent electron liquid correlation energies for local spin density calculations: a critical analys / S. H. Vosko, L. Wilk, M. Nusair // Canadian Journal of Physics. № 8. - 1980. C. 1200-1211.
14 Lee C. Development of the Colle-Salvetti correlationenergy formula into a functional of the electron density/ C. Lee, W. Yang, R. G. Parr // J. Phys. Rev. № 2. - 1988. C. 785-789.
15 Cramer C. J. Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models. England: John Wiley & Sons. - 2004. 607 c.
..24