論文の概要: The Role of Spin-Orbit Coupling on the Linear Absorption Spectrum and Intersystem Crossing Rate Coefficients of Ruthenium Polypyridyl Dyes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.12234v1
- Date: Tue, 18 Jun 2024 03:18:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-19 22:58:48.323112
- Title: The Role of Spin-Orbit Coupling on the Linear Absorption Spectrum and Intersystem Crossing Rate Coefficients of Ruthenium Polypyridyl Dyes
- Title（参考訳）: ルテニウムポリピリジル色素の線形吸収スペクトルと系間交差速度係数におけるスピン軌道カップリングの役割
- Authors: Justin J. Talbot, Thomas P. Cheshire, Stephen J. Cotton, Frances A. Houle, Martin Head-Gordon,
- Abstract要約: 太陽エネルギー変換に分子染料をうまく利用するには、効率的な電荷注入が必要であり、十分な寿命を持つ状態(トリプレットなど)を形成する必要がある。
この性質を推定する分子構造要素は見いだすことができるが、計算予測は色素増感剤の構造-不純物関係を特定するのに有用である。
- 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: The successful use of molecular dyes for solar energy conversion requires efficient charge injection, which in turn requires the formation of states with sufficiently long lifetimes (e.g. triplets). The molecular structure elements that confer this property can be found empirically, however computational predictions using $\textit{ab initio}$ electronic structure methods are invaluable to identify structure-property relations for dye sensitizers. The primary challenge for simulations to elucidate the electronic and nuclear origins of these properties is a spin-orbit interaction which drives transitions between electronic states. In this work, we present a computational analysis of the spin-orbit corrected linear absorption cross sections and intersystem crossing rate coefficients for a derivative set of phosphonated tris(2,2'-bipyridine)ruthenium(2+) dye molecules. After sampling the ground state vibrational distributions, the predicted linear absorption cross sections indicate that the mixture between singlet and triplet states plays a crucial role in defining the line shape of the metal-to-ligand charge transfer bands in these derivatives. Additionally, an analysis of the intersystem crossing rate coefficients suggests that transitions from the singlet into the triplet manifolds are ultrafast with rate coefficients on the order of $10^{13}$ s$^{-1}$ for each dye molecule.
- Abstract（参考訳）: 太陽エネルギー変換に分子染料をうまく利用するには、効率的な電荷注入が必要であるため、十分な寿命を持つ状態(例えば三重項)を形成する必要がある。
この性質を推定する分子構造要素は経験的に見出すことができるが、$\textit{ab initio}$ 電子構造法による計算予測は、色素増感剤の構造-不純物関係を同定するのに非常に有用である。
これらの性質の電子的および核的起源を解明するシミュレーションの最大の課題は、電子状態間の遷移を駆動するスピン軌道相互作用である。
本研究では, リン化トリス(2,2'-ビピリジン)ルテニウム(2+)色素の誘導体集合に対するスピン軌道補正線形吸収断面積と系間交差率係数の計算解析を行った。
基底状態振動分布をサンプリングした後、予測線形吸収断面積は、これらの誘導体中の金属-配位子間電荷移動帯の線形状を定義する上で、一重項状態と三重項状態の混合が重要な役割を果たすことを示している。
さらに、系間交差速度係数の解析により、各色素分子に対して、一重項から三重項多様体への遷移は10^{13}$ s$^{-1}$の速度係数で超高速であることが示唆された。
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