רגש החמיריות לחישוב ספקטרום הקליטה אופטי ואלקטרואופטיקה תכונות של אגרגטים מולקולריים ומוצקים

פרוטוקול זה מקל על בניית המילטון excitonic לחישוב יעיל של ספקטרום ספיגה אופטית והן את המאפיינים האופטואלקטרוניים המורכבים יותר של חומרים מולקולריים בתפזורת. הטכניקה שלנו מפרקת חישובים כימיים קוונטיים אינטנסיביים ביותר מבחינה חישובית על חומרים מולקולריים בתפזורת לחישובים הרבה יותר ניתנים לניהול של מולקולות בודדות המבוצעות באמצעות תוכנה כימית קוונטית נפוצה. השיטה שלנו יכולה לעזור להנחות באופן חישובי את העיצוב של מכשירים אופטו-אלקטרוניקנים באמצעות חומרים אורגניים כגון תאים פוטו-וולטאיים או מתגים אופטיים לתקשורת סיבים אופטיים.

משתמשים חדשים צריכים לעקוב בקפידה אחר ההליך כמתואר כולל מוסכמת שינוי שם הקובץ המוצעת צריך לבדוק כי כל שלב הושלם ללא שגיאה לפני שעבר הלאה. לפיצול של מערכת רב-מולקולרית למולקולות בודדות, השתמש בתסריט פייתון 2.7 getMonomers. py כדי ליצור קבצים המכילים את הקואורדינטות הקרטזיות עבור אטומים במולקולות בודדות להלחין את המערכת.

ציין את שם הקובץ המכיל את הגיאומטריה של המערכת ואת מספר האטומים בכל מולקולה בודדת שמ מרכיבה את המערכת באמצעות הפקודה כמצוין. כדי ליצור חיובים של נקודת מצב קרקע עבור אטומים במולקולות בודדות, הגדר קובץ טקסט רגיל הנקרא chargeOptions. txt עם האפשרויות לחישוב תיאוריה תפקודית צפיפות גאוסית של הטעונים נקודה אטומית במצב הקרקע של מולקולה ניטרלית חשמלית.

כדי להשיג התפלגות טעינה מדויקת למדי עבור מעברים עם תו העברת טעינה, השתמש בפונקציונליות צפיפות מתוקנת לטווח ארוך, ערכת בסיס גדולה מספיק הכוללת לפחות פונקציות depolarization על אטומים שאינם מימן, רשת אינטגרציה superfine, וקריטריון התכנסות שדה עקבי מאוד. כלול את מילת המפתח Nosymm בקובץ הקלט כדי להבטיח שהנקודות הציון האטומיות בקובץ הפלט של Gaussian ייכתבו בכיוון הקלט. הגדר את קבצי הקלט של Gaussian עבור כל המולקולות הבודדות שמשלמות את המערכת באמצעות הפרמטרים בקובץ chargeOptions.

txt באמצעות התסריט המצוין של Bash. לאחר מכן הפעל את החישובים הגאוסיאניים המציינים את שם קובץ הפלט כך שיהיה זהה לקלט. שם קובץ com אך עם יומן הסיומת.

השתמש פייתון 2.7 סקריפט getCHelpG. py כדי לחלץ את הטעינה נקודה אטומית CHelpG מקבצי פלט Gaussian עם יומן הסיומת. כדי לחשב את אנרגיות העירור ואת צפיפות המעבר של מולקולות בודדות בחומר בנוכחות סביבה אלקטרוסטטית, הגדר קובץ טקסט רגיל בשם monomerOptions.

txt עם פרמטר שנקבע באשר לחישוב של מטעני הנקודה האטומית ועם סף נמוך להדפסת רכיבי eigenvector באופן אידיאלי לפחות בסדר של פי 10 לחמש השלילי. הגדר את קבצי הקלט של גאוסיאן לחישוב אנרגיות העירור וצפיות המעבר של כל המולקולות הבודדות בחומר בנוכחות סביבה אלקטרוסטטית המיוצגת על ידי מטעני הנקודה על כל המולקולות האחרות בחומר ותן שם לקובץ monomer_n_wCh. com כאשר n הוא מספר המונומר.

לאחר מכן הפעל את החישובים הגאוסיאניים המציינים את שם קובץ הפלט כך שיהיה זהה לקלט. שם קובץ com אך עם יומן הסיומת. החישוב גם ישמור קובץ נקודת ביקורת עם אותו שם קובץ אך עם chk הסיומת.

עבור שאיבת אנרגיית העירור עבור מצבי בהירים של מולקולות בודדות המשלמות את המערכת מקבצי הפלט של גאוסיאן, העתק את אנרגיות העירור עבור מצבי הנרגשים הבהירים של מונומרים בודדים מקבצי הפלט של גאוסיאן עם יומן הסיומת לקובץ טקסט רגיל הנקרא all_energies.txt. בקובץ all_energies. txt, שמור רק את העמודה המכילה את הערכים המספריים של אנרגיות העירור.

כדי לחשב את הזיווגים האקסיטוניים עבור כל זוגות המולקולות שמרכיבים את המערכת המולקולרית, השתמש תחילה בכלי השירות לבדיקה של הטופס מהתסריט המצוין של Bash כדי להמיר את קבצי נקודת הביקורת לפורמט הקריא האנושי. השתמש במתג הסקריפט Python 2.7סימון. py שלוקח את השם של קובץ פלט Gaussian עם יומן הסיומת ואת מספר מדינות נרגש n כלול בחישוב כמו פרמטרים קלט.

השתמש במנתח רב-תכליתי רב-תכליתי של Wavefufn כדי לכתוב את קובץ קוביית צפיפות המעבר בהתבסס על קובץ נקודת הביקורת המעוצב של Gaussian עם הסיומת fchk וקובץ הפלט הגאוסיאני המעובד עם יומן הסיומת2. כדי ליצור ביעילות קבצי התקנה עם אפשרויות עיבוד Multiwfn עבור כל קבצי fchk בספריה הנוכחית, השתמש ב- makeOpt. sh Bash תסריט.

הקבצים יהיו אותם שמות כמו קבצי fchk עם הסיומת לבחור. לאחר מכן צור את קבצי קוביית צפיפות המעבר באצווה אחת באמצעות קובץ ה- Script המצוין Bash והמר את קבצי הגור לקבצים המציינים במפורש את הקואורדינטות של מרכזי כל הקוביות ברשת ואת הערכים של צפיפות המעבר בתוך הקוביה באמצעות cubeFormat. פייתון 2.7 תסריט.

הפעל את הפקודה כפי שצוין כדי להשתמש בקבצי fcub כדי לחשב את הצימודים האקסיטוניים בין כל זוגות המולקולות במערכת באמצעות שיטת קוביית צפיפות המעבר. לאחר השלמת החישובים, צור קובץ ריק בשם all_couplings. txt ולהשתמש בתסריט Bash כפי שצוין כדי לשלב את כל הצימודים excitonic לתוך קובץ אחד.

כדי להקים את המילטון האקסיטוני, השתמש ב- setUpHam. פי פייתון 2.7 תסריט ופקודת הטרמינל המצוינת לשלב את אנרגיות המדינה הנרגשות all_energies. קובץ txt והצימודים האקסיטוניים all_couplings.

קובץ txt לקובץ יחיד המכיל את מטריצת המילטון האקסיטונית האקסיטונית המלאה. כאן, ספקטרום הספיגה האופטית של צבירה של שש מולקולות YLD 124 המתקבלות מסימולציה צולבת של מונטה קרלו ששימשה לחישוב המילטון האקסיטוני של המולקולות מוצגת. בטבלה זו, ניתן לראות את המילטון עבור מערכת זו שנבנתה כפי שהוכח.

מכיוון שיש שש מולקולות עם מצב אחד בלבד של התרגשות בהירה עבור כל מולקולה, נוצרה 6 על 6 המילטוןיאנית אקסיטונית וכתוצאה מכך נוצרו שישה מעברים. דגם האקסיטון וספקטרום TDDFT המחושבים באמצעות פונקציונליות צפיפות WB97X עם ערכת הבסיס G31G*, כוללים גם צורות דומות לאלה המאופיינת במקדם המתאם של רגע המוצר של פירסון. Excitonic Hamiltonians שנבנה באמצעות הפרוטוקול שלנו יכול להיות פרמטרים עם כל שיטה כימית קוונטית המאפשרת מחקר של איך קירובים עבור שיטות ספציפיות להשפיע על דיוק החישוב עבור פרמטרים אופטו-אלקטרוניקה שונים.

השתמשנו בשיטה זו כדי מודל ספקטרום הספיגה האופטית ואת hyperpolarizabilities הראשון של אגרגטים מולקולריים עם מאמצים מתמשכים כדי מודל מדויק את המאפיינים של מוצקים מולקולריים בתפזורת.