هاميلتونيون مثيرون لحساب أطياف الامتصاص البصري والخصائص الإلكترونية البصرية للمجاميع الجزيئية والمواد الصلبة

هذا البروتوكول يسهل بناء هاملتونيان excitonic لحساب كفاءة كل من أطياف الامتصاص البصرية والخصائص البصرية أكثر تعقيدا من المواد الجزيئية السائبة. تقنية لدينا ينهار حسابات كيميائية الكم مكثفة للغاية حسابيا على المواد الجزيئية السائبة في حسابات أكثر قابلية للإدارة من جزيئات واحدة التي يتم تنفيذها باستخدام برامج كيميائية الكم المشتركة. يمكن أن تساعد طريقتنا في توجيه تصميم الأجهزة الإلكترونية البصرية باستخدام المواد العضوية مثل الخلايا الكهروضوئية أو مفاتيح بصرية لاتصالات الألياف البصرية.

يجب على المستخدمين الجدد بعناية اتباع الإجراء كما هو موضح بما في ذلك اصطلاح تسمية الملف المقترحة ويجب التحقق من أن كل خطوة قد تم إكمال دون خطأ قبل الانتقال. لتقسيم نظام متعدد الجزيئيات إلى جزيئات فردية، استخدم البرنامج النصي بيثون 2.7 getMonomers. py لتوليد الملفات التي تحتوي على إحداثيات الديكارتية للذرات في الجزيئات الفردية التي تؤلف النظام.

تحديد اسم الملف الذي يحتوي على هندسة النظام وعدد الذرات في كل جزيء الفردية التي تشكل النظام باستخدام الأمر كما هو مبين. لتوليد الأرض الدولة نقطة التهم للذرات في الجزيئات الفردية، إعداد ملف نص عادي يسمى chargeOptions. txt مع خيارات للGassian كثافة وظيفية حساب نظرية من التهم النقطة الذرية في حالة الأرض من جزيء محايد كهربائيا.

للحصول على توزيع شحن دقيق بشكل معقول للانتقالات ذات طابع نقل الشحن، استخدم كثافة طويلة المدى مصححة وظيفية، مجموعة أساس كبيرة بما فيه الكفاية التي تشمل على الأقل وظائف إزالة القطب على ذرات غير الهيدروجين، وشبكة التكامل فائقة الزعانف، ومحكمة جدا معيار التقارب الميدانية متسقة ذاتيا. تضمين الكلمة الأساسية Nosymm في ملف الإدخال للتأكد من أن الإحداثيات الذرية في ملف الإخراج جاوسي مكتوبة في اتجاه الإدخال. إعداد ملفات الإدخال الغاوسي لكافة الجزيئات الفردية التي تشكل النظام باستخدام المعلمات في ملف المسؤولOptions.

txt باستخدام البرنامج النصي باش المشار إليها. ثم قم بتشغيل الحسابات الغاوسة تحديد اسم ملف الإخراج لتكون نفس الإدخال. اسم الملف com ولكن مع ملحق السجل.

استخدام بايثون 2.7 النصي getCHelpG. py لاستخراج CHelpG شحن نقطة الذرية من ملفات الإخراج جاوسي مع ملحق السجل. لحساب الطاقات الإثارة وكثافات الانتقال من الجزيئات الفردية في المواد في وجود بيئة كهرباء، إعداد ملف نص عادي يسمى monomerOptions.

txt مع معلمة تعيين لحساب شحنات النقطة الذرية مع عتبة منخفضة لطباعة مكونات الميجنافكتور مثالي على الأقل ترتيب مرة واحدة من 10 إلى خمسة السلبية. إعداد ملفات الإدخال غاوسي لحساب طاقات الإثارة وكثافات الانتقال من جميع الجزيئات الفردية في المواد في وجود بيئة الكهربائية الساكنة التي تمثلها التهم نقطة على جميع الجزيئات الأخرى في المواد وتسمية الملف monomer_n_wCh. com حيث n هو عدد أحادية.

ثم قم بتشغيل الحسابات الغاوسة تحديد اسم ملف الإخراج لتكون نفس الإدخال. اسم الملف com ولكن مع ملحق السجل. سيتم أيضاً حفظ حساب ملف نقطة تحقق مع نفس اسم الملف ولكن مع chk ملحق.

لاستخراج الطاقة الإثارة للدول مشرق من الجزيئات الفردية التي تشكل النظام من ملفات الإخراج غاوسي، نسخ الطاقات الإثارة للدول متحمس مشرق من monomers الفردية من ملفات الإخراج غاوسي مع ملحق سجل إلى ملف نص عادي يسمى all_energies.txt. في الملف all_energies. txt، احتفظ فقط بالعمود الذي يحتوي على القيم العددية لطاقات الإثارة.

لحساب اقترانات excitonic لجميع أزواج من الجزيئات التي تشكل النظام الجزيئي، أولا استخدام فائدة فحص النموذج من السيناريو باش المشار إليه لتحويل ملفات نقطة التفتيش إلى تنسيق الإنسان للقراءة. استخدام رمز التبديل بيثون 2.7 التبديل. py التي تأخذ اسم ملف الإخراج غاوسي مع سجل التمديد وعدد من الدول متحمس n المدرجة في الحساب كمعلمات الإدخال.

استخدام محلل الموج متعددة الوظائف متعددة الوظائف لكتابة ملف المكعب كثافة الانتقال استناداً إلى ملف نقاط تفتيش تنسيق غاوسي مع fchk ملحق وملف الإخراج جاوسي معالجة مع log2 ملحق. لإنشاء ملفات الإعداد بكفاءة مع خيارات معالجة Multiwfn لكافة fchk الملفات في الدليل الحالي، استخدم makeOpt. ش باش السيناريو.

سيكون للملفات نفس الأسماء مثل ملفات fchk مع خيار التمديد. ثم قم بإنشاء ملفات المكعبات التي تعمل بكثافة الانتقال في دفعة واحدة باستخدام البرنامج النصي المشار إليه Bash وتحويل ملفات الشبل إلى ملفات تحدد بوضوح إحداثيات مراكز كافة المكعبات على الشبكة وقيم كثافة الانتقال داخل المكعب باستخدام cubeFormat. py بيثون 2.7 النصي.

تشغيل الأمر كما هو مبين لاستخدام ملفات fcub لحساب اقتران excitonic بين جميع أزواج من الجزيئات في النظام باستخدام أسلوب مكعب الكثافة الانتقالية. بمجرد اكتمال الحسابات، قم بإنشاء ملف فارغ يسمى all_couplings. txt واستخدام البرنامج النصي Bash كما هو مبين للجمع بين كل من اقتران excitonic في ملف واحد.

لإعداد هاملتوني excitonic ، استخدم setUpHam. py بيثون 2.7 السيناريو وقيادة المحطة الطرفية المشار إليها للجمع بين الطاقات الدولة متحمس في all_energies. ملف txt والاقترانات excitonic في all_couplings.

ملف txt في ملف واحد يحتوي على مصفوفة هاملتونية excitonic كاملة. هنا، يظهر طيف الامتصاص البصري من مجموع ستة جزيئات YLD 124 التي تم الحصول عليها من محاكاة مونت كارلو عبر الحبيبات التي كانت تستخدم لحساب هاملتونيان excitonic من الجزيئات. في هذا الجدول، يمكن ملاحظة هاملتونيان لهذا النظام الذي تم بناؤه كما هو موضح.

لأن هناك ستة جزيئات مع حالة واحدة فقط متحمس مشرق لكل جزيء، تم إنشاء ستة من ستة هاملتونيان excitonic مما أدى إلى ستة التحولات. نموذج exciton وأطياف TDDFT محسوبة باستخدام WB97X كثافة وظيفية مع مجموعة أساس G31G * أيضا أشكال مماثلة كما تتميز بمعامل ارتباط المنتج لحظة بيرسون. يمكن أن تكون معلمات Excitonic Hamiltonians التي شيدت باستخدام بروتوكول لدينا مع أي طريقة كيميائية الكم تسمح دراسة كيفية التقريب لأساليب محددة تؤثر على دقة الحساب لمختلف المعلمات البصرية.

لقد استخدمنا هذا الأسلوب لنميث أطياف الامتصاص البصرية وفرط القطب الأول للمجاميع الجزيئية مع الجهود الجارية لوضع نموذج دقيق لخصائص المواد الصلبة الجزيئية السائبة.