Teoretyczna interpretacja widma elektroabsorpcji 2,2 :5,2 :5,2 - kwatertiofenu

Transkrypt

1 Teoretyczna interpretacja widma elektroabsorpcji 2,2 :5,2 :5,2 - kwatertiofenu Kraków,

2 Obiekt badań 2,2 :5,2 :5,2 - kwatertiofen α-tetratiofen (α-4t)

3 Obiekt badań Faza niskotemperaturowa [7] α-4t/lt Faza wysokotemperaturowa α-4t/ht

4 Zastosowany model

5 modelu I Wielkości potrzebne do parametryzacji modelowego hamiltonianu uk ladu: energie i momenty przejść do stanów typu Frenkla Wartości literaturowe energii najniższego stanu typu Frenkla dost epne jedynie dla uk ladu w matrycy niepolarnej eV [2]. Przyj eto wartość: 2.54eV zmiana polaryzowalności moleku ly w trakcie wzbudzenia Analogicznie, jak wcześniej dla podobnych przypadków, przyj eto 60Å3.

6 modelu I Wielkości potrzebne do parametryzacji modelowego hamiltonianu uk ladu: energie i momenty przejść do stanów typu Frenkla Wartości literaturowe energii najniższego stanu typu Frenkla dost epne jedynie dla uk ladu w matrycy niepolarnej eV [2]. Przyj eto wartość: 2.54eV zmiana polaryzowalności moleku ly w trakcie wzbudzenia Analogicznie, jak wcześniej dla podobnych przypadków, przyj eto 60Å3.

7 modelu II energie i momenty przejść do stanów typu CT E CT = I A + P e h + C I A = 5.4eV (DFT /B3LYP/6 31G ) [1] P e h + C z obliczeń mikroelektrostatycznych. Energia ekscytonów typu CT [ev] ( 1 2, 1 2, 0) (100) (010) Obliczona Użyta

8 modelu II energie i momenty przejść do stanów typu CT E CT = I A + P e h + C I A = 5.4eV (DFT /B3LYP/6 31G ) [1] P e h + C z obliczeń mikroelektrostatycznych. Energia ekscytonów typu CT [ev] ( 1 2, 1 2, 0) (100) (010) Obliczona Użyta

9 modelu II energie i momenty przejść do stanów typu CT E CT = I A + P e h + C I A = 5.4eV (DFT /B3LYP/6 31G ) [1] P e h + C z obliczeń mikroelektrostatycznych. Energia ekscytonów typu CT [ev] ( 1 2, 1 2, 0) (100) (010) Obliczona Użyta

10 modelu III momenty dipolowe stanów CT Obliczone na podstawie przybliżenia ladunków punktowych. Stan Wektor momentu dipolowego [Å] x(a) y(b) z(c ) ( 1 2, 1 2, 0) (100) (010)

11 Obiekt bada n modelu III calki przeniesienia ladunku sprzegaj ace stany typu CT,, E ± (kl, km, kn ) = E0± +2 Ja± cos(kl a)+jb± cos(km b)+jc ± cos(kn c) ± 2Js± +4L± cos(kn c) 1+cos(kl a)+cos(km b)+cos(kl a) cos(km b)

12 Obiekt bada n modelu III calki przeniesienia ladunku sprzegaj ace stany typu CT,, E ± (kl, km, kn ) = E0± +2 Ja± cos(kl a)+jb± cos(km b)+jc ± cos(kn c) ± 2Js± +4L± cos(kn c) 1+cos(kl a)+cos(km b)+cos(kl a) cos(km b)

13 modelu IV Wartości ca lek przeniesienia ladunku: PASMO WALENCYJNE J a [ev] J b [ev] J c [ev] L [ev] J s [ev] Dane krystalograficzne ± PASMO WIRTUALNE Dane krystalograficzne ± Obliczenia pasmowe w formalizmie DFT w bazie fal p laskich.

14 modelu V ca lki rezonansowe sprzegaj ace stany typu Frenkla na różnych moleku lach Obliczone na podstawie przybliżenia odzia lywania dipol-dipol dla momentów przejścia. ca lki dysocjacyjne sprzegaj ace stany typu Frenkla ze stanami typu CT Wartości tych ca lek sa z regu ly bardzo podobne do wartości ca lek przeniesienia ladunku [3, 5].

15 modelu V ca lki rezonansowe sprzegaj ace stany typu Frenkla na różnych moleku lach Obliczone na podstawie przybliżenia odzia lywania dipol-dipol dla momentów przejścia. ca lki dysocjacyjne sprzegaj ace stany typu Frenkla ze stanami typu CT Wartości tych ca lek sa z regu ly bardzo podobne do wartości ca lek przeniesienia ladunku [3, 5].

16 Widmo eksperymentalne Warunki, w których by lo wykonane widmo: - cienka warstwa α-tetratiofenu o średniej grubości 25nm na powierzchni (010) kryszta lu ftalanu potasu - temperatura pomiaru - 15K - wartość przy lożonego pola elektrycznego - 28kV /cm

17 Inne widma Obiekt badań polikrystalicznej warstwy α-6t [4] polikrystalicznej warstwy α-8t [8]

18 Tekstura filmu [6] Obiekt badań

19 Widmo teoretyczne Obiekt badań

20 Energetyka Obiekt badań Energia Udzia l st. Udzia l st. Energia Udzia l st. Udzia l st. [ev] Frenkla [%] CT [%] [ev] Frenkla [%] CT [%]

21 Udzia l stanów w lasnych w lini 0-0

22 Obiekt badań Zrobiono: charakterystyka energetyki stanów CT bed acych prekursorami swobodnych ladunków (optyka, elektrooptyka) znaleziona niezależnie parametryzacja pozwoli la na dobre oddanie energetyki oraz amplitudy widma elektroabsorpcji Niedoskona lości użytego modelu: brak wyższych stanów ekscytonowych naiwnie rozwiazana sprawa wibronowa brak efektów polarytonowych brak drugiej populacji krystalitów

23 DZIEKUJ E ZA UWAGE

24 Bibliografia I Obiekt badań M. Andrzejak and P. Petelenz. Theoretical estimates of charge transfer state energies in sexithiophene. Mol Cryst Liq Cryst Sci Technol Sect A, 355:65, D. Birnbaum, D. Fichou, and B. E. Kohler. The lowest energy singlet state of tetrathiophene, an oligomer of polythiophene. J Chem Phys, 96:165, 1992.

25 Bibliografia II Obiekt badań R. W. Munn, P. Petelenz, and W. Siebrand. Theoretical evaluation of the frequency and intensity of low-energy charge-transfer transitions in aromatic hydrocarbon crystals. i. anthracene. Chem Phys, 111: , S. Möller, G. Weiser, and F. Garnier. Electric field effects on the davydov components of a strong intramolecular transition: α-sexithiophene single crystals. Phys Rev B, 61:15749, 2000.

26 Bibliografia III Obiekt badań P. Petelenz. Charge transfer effects in the pressure dependence of the ultraviolet absorption spectra of polyacene crystals. Chem Phys, 138:35 44, A. Sassella, D. Besana, A. Borghesi, F. Meinardi, S. Tavazzi, and R. Tubino. Growth of quaterthiophene thin films on potassium acid phthalate by organic molecular beam deposition. Synth Met, 121:1421, 2001.

27 Bibliografia IV Obiekt badań T. Siegrist, Ch. Kloc, R.A. Laudise, H.E. Katz, and R.C. Haddon. Crystal growth, structure, and electronic band structure of α-4t polymorphs. Adv Mater, 10: , Ch. Videlot-Ackermann, T. Isoshima, A. Yassar, T. Wada, H. Sasabe, and D. Fichou. Third-order nonlinear optical properties of oligothiophene-based thin films investigated by electroabsorption spectroscopy: Influence of conjugated chain length and electron-withdrawing substituents. Synth Met, 156: , 2006.