激发态电荷转移电子耦合计算方法的发展及应用

来源 :中国科学院大学 中国科学院化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nobodypan
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电子转移是广泛存在于无机、有机和生物化学各个领域中的基本化学过程之一。理解有机光伏材料中的电子转移过程(如激子解离和电荷复合),对于探究其工作机理,提高光电转化效率具有重要意义。电子转移过程动力学描述的首要问题,是计算参与该过程的两个激发态间的电子耦合。本文基于最大占据数-自洽场差方法所产生的准绝热态,通过Boys定域化算法进行电子态透热化,提出了计算激发态之间电子耦合的新方法。  以苝二酰胺(perylenediimide,PDI)/寡聚四噻吩(tetrathiophene,4T)复合物为实例,研究了有机光伏体系的激发态电荷转移过程。计算结果表明,mom-△SCF相对于含时密度泛函理论,计算电荷转移激发态的数值结果更为稳定,不同泛函之间的差异更小。基于mom-△SCF所提供的激发态波函数,计算了电荷转移态与基态、局域激发态之间的电子耦合。获得的电子耦合都随着给受体间距离的增大而呈指数衰减。与基于TDDFT的GMH和FCD方法相比,由于TDDFT低估了电荷转移态的能量,使得GMH和FCD对电子耦合也有一定程度的低估。总体而言,我们的结果与MSDFT的结果更为接近、比较可靠,并且可以完整描绘激子解离和电荷复合过程的基本图像。本文发展的方法为探究电荷转移在有机光伏中的作用提供了一个新的理论工具。
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