論文の概要: Quantum vibronic effects on the electronic properties of molecular crystals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.13687v1
• Date: Wed, 26 Apr 2023 17:13:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-27 13:34:04.289376
• Title: Quantum vibronic effects on the electronic properties of molecular crystals
• Title（参考訳）: 分子結晶の電子的性質に対する量子振動効果
• Authors: Arpan Kundu and Giulia Galli
• Abstract要約: 本研究では, 比較的硬い分子, ダイヤモンド状結晶, フラッパー分子からなる系, NAI-DMACについて考察する。 我々は、第一原理分子動力学と核量子サーモスタットを結合させることにより、PBEとSCANの機能を持つ理論のDFTレベルでの基本的な電子ギャップを計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a study of molecular crystals, focused on the effect of nuclear quantum motion and anharmonicity on their electronic properties. We consider a system composed of relatively rigid molecules, a diamondoid crystal, and one composed of floppier molecules, NAI-DMAC, a thermally activated delayed fluorescence compound. We compute fundamental electronic gaps at the DFT level of theory, with the PBE and SCAN functionals, by coupling first-principles molecular dynamics with a nuclear quantum thermostat. We find a sizable zero-point-renormalization (ZPR) of the band gaps, which is much larger in the case of diamondoids (~ 0.6 eV) than for NAI-DMAC (~ 0.22 eV). We show that the frozen phonon (FP) approximation, which neglects inter-molecular anharmonic effects, leads to a large error (~ 50%) in the calculation of the band gap ZPR. Instead, when using a stochastic method, we obtain results in good agreement with those of our quantum simulations for the diamondoid crystal. However, the agreement is worse for NAI-DMAC where intra-molecular anharmonicities contribute to the ZPR. Our results highlight the importance of accurately including nuclear and anharmonic quantum effects to predict the electronic properties of molecular crystals.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,原子核の量子運動と非調和性が電子特性に及ぼす影響に着目した分子結晶の研究を行う。 比較的硬い分子, ダイヤモンド状結晶, フロッピエ分子, NAI-DMAC, 熱活性化遅延蛍光化合物からなる系を考える。 我々は、第一原理分子動力学と核量子サーモスタットを結合することにより、pbeとスキャン機能を持つdft理論の基本的な電子ギャップを計算する。 NAI-DMAC (~ 0.22 eV) よりもダイヤモンドイド (~ 0.6 eV) の方がはるかに大きい帯間隙の零点再正規化 (ZPR) が発見された。 分子間不調和効果を無視する凍結フォノン近似(FP)がバンドギャップZPRの計算において大きな誤差(約50%)をもたらすことを示す。 代わりに、確率的手法を用いると、ダイヤモンド結晶の量子シミュレーションとよく一致した結果が得られる。 しかし、分子内不調和がZPRに寄与するNAI-DMACでは、この合意は悪化する。 本結果は,分子結晶の電子的性質を予測するために,原子核と非調和量子効果を正確に含むことの重要性を強調した。

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