化学学报 ›› 2023, Vol. 81 ›› Issue (6): 613-619.DOI: 10.6023/A23030071 上一篇 下一篇
研究论文
杨磊a, 葛娇阳a, 王访丽a, 吴汪洋a, 郑宗祥a, 曹洪涛a, 王洲c, 冉雪芹b,*(), 解令海a,*()
投稿日期:
2023-03-06
发布日期:
2023-05-19
基金资助:
Lei Yanga, Jiaoyang Gea, Fangli Wanga, Wangyang Wua, Zongxiang Zhenga, Hongtao Caoa, Zhou Wangc, Xueqin Ranb(), Linhai Xiea()
Received:
2023-03-06
Published:
2023-05-19
Contact:
*E-mail: iamxqran@njtech.edu.cn; iamlhxie@njupt.edu.cn
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有机半导体材料在有机发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)和有机太阳能电池(OSC)等领域应用广泛, 但有机半导体材料的迁移率较低, 不利于电子传输. 本工作基于芴分子设计并计算研究了具有“口”型结构的一类新型网格结构(OF), 与普通的大环分子相比, 它具有可以横向延伸的几何结构. 利用密度泛函理论研究了其分子结构, 环张力能和各种电子性质, 包括分子轨道、绝热电离势(IPa)、绝热电子亲和势(EAa)、重组能. 此外, 利用非共价相互作用和Normal Mode (NM)分析方法分别研究了分子内的弱相互作用和每个振动模式对OF重组能的贡献. 结果表明OF分子具有非常弱的环张力能(8.20 kJ/mol), 比较容易在实验室中合成. 通过分子内弱相互作用分析发现, 由于cis-OF横梁上的两个芴单元距离较近并且产生了一定的角度, 从而产生了π-π相互作用. 与Bis-Fl1, Bis-Fl2, Quarter-Fl1和Quarter-Fl2相比, OF分子的IPa降低, EAa提升, 证明了格子化效应能提高分子的空穴和电子注入能力. 同时, OF具有较低的IPa, 是一种非常具有潜力的p型分子材料. 另外, 当形成口字型芴格时, OF的空穴重组能和电子重组能都有所降低, 说明格子化效应是有效降低重组能的一种方式, 为未来设计具有优秀电荷传输性质的有机半导体材料提供了一种有效的策略.
杨磊, 葛娇阳, 王访丽, 吴汪洋, 郑宗祥, 曹洪涛, 王洲, 冉雪芹, 解令海. 一种基于芴的大环结构的有效降低内重组能的理论研究[J]. 化学学报, 2023, 81(6): 613-619.
Lei Yang, Jiaoyang Ge, Fangli Wang, Wangyang Wu, Zongxiang Zheng, Hongtao Cao, Zhou Wang, Xueqin Ran, Linhai Xie. A Theoretical Study on the Effective Reduction of Internal Reorganization Energy Based on the Macrocyclic Structure of Fluorene[J]. Acta Chimica Sinica, 2023, 81(6): 613-619.
分子名称 | α | β |
---|---|---|
BF1 | -84.50 | |
BF2 | 37.33 | |
QF1 | -36.73, -36.98 | -84.77 |
QF2 | 37.10 | 86.13, -85.65 |
cis-OF | -40.58, 40.58, -34.85, 34.85 | -26.25, 26.25, 28.48, -28.48 |
trans-OF | 88.76, 88.38, -88.76, -88.38 | -35.60, 41.70, 35.60, -41.70 |
分子名称 | α | β |
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BF1 | -84.50 | |
BF2 | 37.33 | |
QF1 | -36.73, -36.98 | -84.77 |
QF2 | 37.10 | 86.13, -85.65 |
cis-OF | -40.58, 40.58, -34.85, 34.85 | -26.25, 26.25, 28.48, -28.48 |
trans-OF | 88.76, 88.38, -88.76, -88.38 | -35.60, 41.70, 35.60, -41.70 |
分子名称 | λ(h) | IPa | RMSD(VS+) | λ(e) | EAa | RMSD(VS-) |
---|---|---|---|---|---|---|
BF1 | 0.146 | 6.856 | 0.104 | 0.177 | -0.287 | 0.138 |
BF2 | 0.255 | 6.428 | 0.202 | 0.355 | 0.180 | 0.369 |
QF1 | 0.203 | 6.073 | 0.395 | 0.276 | 0.574 | 0.684 |
QF2 | 0.153 | 6.280 | 0.185 | 0.216 | 0.324 | 0.484 |
cis-OF | 0.128 | 5.829 | 0.140 | 0.148 | 0.708 | 0.121 |
trans-OF | 0.121 | 5.848 | 0.093 | 0.145 | 0.735 | 0.115 |
分子名称 | λ(h) | IPa | RMSD(VS+) | λ(e) | EAa | RMSD(VS-) |
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BF1 | 0.146 | 6.856 | 0.104 | 0.177 | -0.287 | 0.138 |
BF2 | 0.255 | 6.428 | 0.202 | 0.355 | 0.180 | 0.369 |
QF1 | 0.203 | 6.073 | 0.395 | 0.276 | 0.574 | 0.684 |
QF2 | 0.153 | 6.280 | 0.185 | 0.216 | 0.324 | 0.484 |
cis-OF | 0.128 | 5.829 | 0.140 | 0.148 | 0.708 | 0.121 |
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