Descrição de oligômeros de baixo gap óptico e sistemas moléculares doador-aceitador por um funcional híbrido com separação local de alcance

Resumo

Dispositivos fotovoltaicos orgânicos são frequentemente compostos de sistemas moleculares de baixo gap, formando heterojunções doador-aceitador. O design de dispositivos mais eficientes e duráveis é altamente orientado pela descrição confiável de suas propriedades eletrônicas e ópticas. A Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e a DFT Dependente do Tempo (TD-DFT) são uma das abordagens mais utilizadas para prever teoricamente essas propriedades, pois fornecem um bom equilíbrio entre custo computacional e precisão. No entanto, as aproximações mais utilizadas para a energia de troca correlação (xc) falham em descrever transições de transferência de carga (CT) devido a vários problemas fundamentais, que foram parcialmente resolvidos com os funcionais híbridos separados por alcance (RSH). No entanto, o uso de um parâmetro de separação de alcance global nos funcionais RSH também apresenta irregularidades, uma vez que é um parâmetro específico do sistema a ser ajustado. Para resolver essas questões, foi proposto recentemente por Krukau et al. [JCP 129, 124103 (2008)] um conceito de construção do parâmetro de separação de alcance como um funcional da densidade, o funcional híbrido separado por alcance local (LRSH). T. Aschenbrock e S. Kümmel [JCP 151, 154108 (2019)] construíram um LRSH que satisfaz restrições exatas específicas, levando a um funcional que depende de dois parâmetros (· e ³). Mais tarde, M. Brütting, H. Bahmann e S. Kümmel [JCP 156, 104109 (2022)] mostraram que é possível otimizar esses parâmetros como tuplas para descrever com precisão propriedades alvo, como energias de atomização e alturas de barreira de reação. Neste projeto pretendemos avaliar o desempenho deste funcional LRSH para descrever oligômeros de baixo gap e sistemas moleculares doador-aceitador em comparação com o funcional RSH otimizado. Também otimizaremos as tuplas de (·, ³) para energias de ionização e autovalores dos orbitais de fronteira. Este estágio será supervisionado pelo Prof. Dr. Stephan Kümmel (Universidade de Bayreuth, Alemanha) em seu grupo, com considerável experiência no desenvolvimento de aproximações de funcionais da densidade.