분자 응집체 및 고체의 광학 흡수 스펙트럼 및 광전자 적 특성을 계산하기위한 Excitonic Hamiltonians

이 프로토콜은 광학 흡수 스펙트럼과 대량 분자 물질의 보다 복잡한 광전자 적 특성의 효율적인 계산을 위해 엑시토닉 해밀턴의 건설을 용이하게합니다. 우리의 기술은 대량 분자 재료에 대한 매우 계산 집약적인 양자 화학 적 계산을 일반적인 양자 화학 소프트웨어를 사용하여 수행되는 단일 분자의 훨씬 더 관리 가능한 계산으로 분해합니다. 당사의 방법은 광섬유 통신을 위한 광전지 또는 광스위치와 같은 유기 물질을 사용하여 광전자 장치의 설계를 계산적으로 안내하는 데 도움이 될 수 있습니다.

새 사용자는 제안된 파일 명명 규칙을 포함하여 설명된 절차를 신중하게 따라야 하며 이동하기 전에 각 단계가 오류 없이 완료되었는지 확인해야 합니다. 다중 분자 시스템을 개별 분자로 분할하려면 파이썬 2.7 스크립트 getMonomers를 사용하십시오. py는 시스템을 구성하는 개별 분자에서 원자에 대한 카르테시안 좌표를 포함하는 파일을 생성합니다.

시스템의 형상을 포함하는 파일의 이름과 지시에 따라 명령을 사용하여 시스템을 구성하는 각 개별 분자의 원자 수를 지정합니다. 개별 분자에서 원자에 대한 접지 상태 포인트 요금을 생성하려면 chargeOptions라는 일반 텍스트 파일을 설정합니다. 전기 중립 분자의 지면 상태에서 원자점 전하의 가우시안 밀도 기능 이론 계산에 대한 옵션을 txt.

전하 전달 문자로 전환에 대한 합리적으로 정확한 전하 분포를 얻으려면, 비수소 원자에 적어도 탈극화 기능, 초미세 통합 그리드 및 매우 엄격한 자기 일관된 필드 수렴 기준을 포함하는 충분히 큰 기초 세트인 장거리 보정 밀도 기능을 사용하십시오. 입력 파일에 Nosymm 키워드를 포함하여 Gaussian 출력 파일의 원자 좌표가 입력 방향으로 기록되도록 합니다. 파일 충전의 매개 변수를 사용하여 시스템을 구성하는 모든 개별 분자에 대한 가우시안 입력 파일을 설정옵션.

표시된 Bash 스크립트를 사용하여 txt. 그런 다음 출력 파일 이름을 입력과 동일하게 지정하는 Gaussian 계산을 실행합니다. com 파일 이름하지만 확장 로그와 함께.

파이썬 2.7 스크립트 getCHelpG를 사용합니다. 확장 로그가 있는 가우시안 출력 파일에서 CHelpG 원자점 충전을 추출합니다. 정전기 환경이 있는 재료에 있는 개별 분자의 흥분 에너지 및 전이 밀도를 계산하려면 monomerOptions라는 일반 텍스트 파일을 설정합니다.

원자점 충전의 계산과 eigenvector 구성 요소를 인쇄하기 위한 낮은 임계값을 가진 파라미터세트와 함께 txt는 적어도 10배의 순서를 음5로 한다. 재료내의 다른 모든 분자에 대한 점 전하로 표현되는 정전기 환경이 있는 물질내의 모든 개별 분자의 흥분 에너지 및 전이 밀도의 계산을 위해 가우시안 입력 파일을 설정하고 파일 monomer_n_wCh 이름을 지정한다. n은 단조로운 번호입니다.

그런 다음 출력 파일 이름을 입력과 동일하게 지정하는 Gaussian 계산을 실행합니다. com 파일 이름하지만 확장 로그와 함께. 계산은 동일한 파일 이름이지만 확장 chk와 함께 검사점 파일을 저장합니다.

Gaussian 출력 파일에서 시스템을 구성하는 개별 분자의 밝은 상태에 대한 흥분 에너지 추출을 위해 확장 로그가있는 가우시안 출력 파일에서 개별 모노머의 밝은 흥분 상태에 대한 흥분 에너지를 all_energies.txt 라는 일반 텍스트 파일에 복사합니다. 파일 all_energies. txt, 여기 에너지의 숫자 값을 포함하는 열만 유지합니다.

분자 시스템을 구성하는 모든 분자 쌍에 대한 엑시토닉 커플링을 계산하려면 먼저 표시된 Bash 스크립트의 양식 검사 유틸리티를 사용하여 체크포인트 파일을 사람이 읽을 수 있는 형식으로 변환합니다. 파이썬 2.7 스크립트 스위치를 사용합니다. 확장 로그와 가우시안 출력 파일의 이름을 입력 매개 변수로 계산에 포함 된 흥분 상태 n의 수와 함께 py.

Multiwfn 다기능 파기능 분석기를 사용하여 확장 fchk및 확장 로그2가 있는 처리된 가우시안 출력 파일을 가우시안 서식 체크포인트 파일을 기반으로 전환 밀도 큐브 파일을 작성합니다. 현재 디렉터리에있는 모든 fchk 파일에 대한 Multiwfn 처리 옵션을 사용하여 설정 파일을 효율적으로 생성하려면 makeOpt를 사용합니다. sh 배쉬 스크립트.

파일은 확장 선택과 fchk 파일과 동일한 이름을 갖습니다. 그런 다음 표시된 Bash 스크립트를 사용하여 단일 배치로 전환 밀도 큐브 파일을 생성하고 큐브포맷을 사용하여 그리드에 있는 모든 큐브의 중심좌와 큐브 내부의 전환 밀도 값을 명시적으로 지정하는 파일로 새끼 파일을 변환합니다. py 파이썬 2.7 스크립트.

프큐브 파일을 사용하여 전이 밀도 큐브 방법을 사용하여 시스템의 모든 분자 쌍 간의 엑시토닉 커플링을 계산하도록 지시된 대로 명령을 실행합니다. 계산이 완료되면 all_couplings 라는 빈 파일을 만듭니다. 모든 엑시토닉 커플링을 단일 파일로 결합하려면 표시된 대로 Bash 스크립트를 txt 및 사용합니다.

엑시토닉 해밀턴을 설정하려면 setUpHam을 사용합니다. py Python 2.7 스크립트및 표시 된 단말 명령은 all_energies 흥분 상태 에너지를 결합합니다. txt 파일 및 all_couplings 엑시토닉 커플링.

전체 엑시토닉 해밀턴 행렬이 포함된 단일 파일에 txt 파일. 여기서, 분자의 엑시토닉 해밀턴을 계산하는 데 사용되었던 교차 입자 몬테 카를로 시뮬레이션으로부터 얻어진 6개의 YLD 124 분자의 응집체의 광학 흡수 스펙트럼이 도시된다. 이 표에서는 시연된 대로 구성된 이 시스템의 해밀턴을 관찰할 수 있습니다.

각 분자에 대해 하나의 밝은 흥분 상태를 가진 6개의 분자가 있기 때문에, 6에 의하여 6의 엑시토닉 해밀턴이 6개의 전이 결과로 생성되었습니다. G31G*베이시스 세트와 함께 WB97X 밀도 기능을 사용하여 계산된 엑시톤 모델 및 TDDFT 스펙트럼또한 Pearson의 제품 모멘트 상관 계수를 특징으로 하는 유사한 모양을 가지고 있습니다. 우리의 프로토콜을 사용하여 건설 된 엑시토닉 해밀턴은 특정 방법에 대한 근사치가 다양한 광전자 매개 변수에 대한 계산 정확도에 미치는 영향을 연구 할 수있는 양자 화학 방법으로 매개 변수화 될 수 있습니다.

우리는 정확하게 대량 분자 고형물의 특성을 모델링하기 위해 지속적인 노력으로 분자 응고의 광학 흡수 스펙트럼과 첫 번째 과극성을 모델링하기 위해이 방법을 사용했다.