Светоизлучающие диоды являются наиболее актуальным направлением в области технологии светоизлучающих элементов отображения информации [1]. Среди них стоит отметить органические светодиоды (ОЛЕД) [1-6], которые имеют преимущества по сравнению с неорганическими светодиодами, так как их синтез сравнительно дешев и безопасен [7]. Поэтому, поиск новых органических соединений, на которых могут быть созданы ОЛЕДы являются актуальным.
Недавно были синтезированы новые соединения бисиндолантрацена и бискарбазолантрацена, на основе которых были созданы органические светодиоды ОЛЕД. и показано, что данные ОЛЕД устройства люминесцируют в синем диапазоне, что актуально в настоящее время, т.к. для красного и зеленого света уже есть стабильные и эффективные осветительные устройства. В работах [8, 9] были исследованы их
электронные спектры поглощения и излучения в растворителях экспериментальными методами, а также спектры электролюминесценции. Помимо этого, вычислены энергии вертикальных электронных переходов и сил осцилляторов. Экспериментально было показано, что электронные спектры имеют ярко выраженную вибронную прогрессию, которая требует теоретического обоснования. В связи с этим является актуальным проведение исследования электронно-колебательных (вибронных) свойств рассматриваемых молекул современными теоретическими методами. Проведение данного исследования позволит изучить не только их вибронные свойства, но и поможет понять природу спектров электролюминесценции молекул бисиндолантрацена и
бискарбазолантрацена, а также излучательные свойства, созданных на их основе органических светодиодов (ОЛЕД).
Данные вибронные 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 квантовохимическом программном пакете GAUSSIAN [10]. 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.
Таким образом, целью данной работы является теоретическое моделирование электронно-колебательных (вибронных) спектров поглощения органических молекул бисиндолантрацена и бискарбазолантрацена теоретическими методами квантовой химии.
В магистерской работе были изучены вибронные спектры поглощения двух недавно синтезированных ОЛЕД на базе молекул бисиндолантрацена и бискарбазолантрацена в рамках методов квантовой химии. Для расчета был использован метод TDDFT, который учитывает приближение Франка-Кондона с включением в вычислительную процедуру эффекта Душинского. Изученные молекулы демонстрируют сложные спектры поглощения в ближней УФ и видимой области спектра, а также явную вибронную структуру. Моделирование вибронных спектров показало, что положение полос вибронных спектров хорошо согласуется с экспериментальными спектрами для обеих молекул. Расчет показал, что для молекулы бисиндолантрацена есть ярко выраженная вибронная прогрессии для электронных переходов So—S1, S0 >S4, однако нет вибронной прогрессии для перехода So >S2, что обусловлено относительно малом изменении геометрии молекулы при данном переходе. Для молекулы бискарбазолантрацена наблюдается четкая вибронная прогрессия для электронных переходов So——Si и So——S2, So——Ss.
Также было показано, что вибронная прогрессия обеих обусловлена однократно возбужденными колебательными модами, что позволило интерпретировать наблюдаемые спектры исследуемых молекул. Проведенный анализ показал также, что для рассмотренных молекул вибронную прогрессию дают два типа колебательных мод (одни моды образованы изгибными колебаниями С-Н около 1400 см-1, другие моды образованы высокочастотными колебаниями метильных заместителей СН3 около 3100 см-1).
По результатам магистерской диссертации была подготовлена статья [25].
