电荷转移长度与电子空穴重叠度对电荷转移性质的定性研究

【作者】 高宇； 杨兵； 马於光；

【机构】 吉林大学；

【摘要】 我组以高斯软件作为主要的理论研究计算软件,对开发的电致发光分子体系进行分子结构、能级结构与电子结构分析,结合实验结果,我们提出了一种新一代有机电致发光材料的设计理念。但是高斯软件对于图形的处理相对较差,尤其是对于电荷转移态性质大小的分析,单单通过对于自然跃迁轨道(Natural Transition Orbital,NTO)等的轨道数据图像进行分析是远远不够的,我们需要更加定量的对电荷转移态进行衡量。我们将高斯软件与multiwfn软件进行关联运用,对TPMCN和TBPMCN两种分子的理论计算,得出TBPMCN分子的第一激发态的电子空穴重叠度大于TPMCN,并且电子空穴距离要小于TPMCN,这也很好的说明了TBPMCN的第一激发态振子强度大于TPMCN,发光性质相对较好的原因。所有计算工作都通过Gaussian软件包和Multiwfn软件得出。所有分子的基态构型优化都是运用密度泛函理论以b3lyp为方法在6-31G(d,p)基组下进行计算,所有分子的垂直激发计算运用密度泛函理论以m062x为方法在6-31G(d,p)基组下进行计算。首先对两种分子的基态构型进行优化,而后对二者进行垂直激发的计算,最后对二者进行NTO的计算。计算出的二者S1态的振子强度分别为:TPMCN:0.2327,TBPMCN:0.9311。从NTO中可见两个分子的S1态同时具备局域激发(LE)性质和电荷转移(CT)性质,我们称之为杂化-混合电荷转移(HLCT)性质。然而由于NTO图形并没有一个直观的数据作为比较,所以对于两种分子第一激发态CT性质所占比例无法进行估计分析,也无法解释TBPMCN振子强度大于TPMCN的事实。因而我们用Multiwfn软件进行数据的加工处理重新作图。同时计算出二者的电荷转移距离和电子空穴重叠积分数据如下表格中所示:从数据中我们可以发现,TBPMCN在电子空穴重叠度上要远远大于TPMCN,而电荷转移距离却小于TPMCN,这表明TBPMCN相比于TPMCN来说电荷转移性质相对弱一些,从另一方面看TBPMCN的局域激发性质要大于TPMCN,因而第一激发态的振子强度TBPMCN要远远大于TPMCN,从而也证明了TBPMCN的溶液发光效率高于TPMCN。更多还原