申请/专利权人：北京工业大学

申请日：2022-01-19

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN114464265B

主分类号：G16C10/00

分类号：G16C10/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.05.27#实质审查的生效;2022.05.10#公开

摘要：本发明公开了一种准确计算有机分子给受体界面电荷转移态的方法。本发明在Q‑chem软件中设置范围分离参数为0.01，输入分子的原子种类、坐标、电子数n和自旋多重度，基组ωb97xd，输出电子总能量Eω。输入电子数n‑1，软件输出EAω，通过公式1计算得IPω。输入电子数n+1，输出E‑ω，通过公式2计算EAω。若最小化函数Jω小于0.0001，得最小范围分离参数ωmin，EHOMOωmin，ELUMOωmin。通过公式3计算库伦相互作用。通过公式4计算有机分子给受体电荷转移态能量。本方法计算的电荷转移态能量较实验值误差小于0.1eV。

主权项：1.一种准确计算有机分子给受体界面电荷转移态的方法，其特征在于，第一步：计算机已经安装Q-chem软件，软件版本5.0以上；在Q-chem软件中设置参数范围分离参数ω初始值为0.01；第二步，使用Q-chem软件计算有机分子的激发态能量和分子轨道能量；输入有机分子中原子的种类、坐标、电子数目n和自旋多重度，设定基组为ωb97xd，开始计算体系的分子轨道能量；计算完毕，软件输出中性体系下的电子总能量Eω，有机分子的最高占据的分子轨道的能量EHOMOω，最低未占据分子轨道的能量ELUMOω；第三步，计算有机材料的第一电离能和第一亲和势；有机分子的第一电离能IPω为分子电离后和电离前的总能量之差即为其电离能；IPω＝E+ω-Eω1其中，IPω为有机分子的第一电离能，E+ω为带正电体系下的电子总能量，Eω为中性体系下的电子总能量；第一电离能等于从某个分子轨道上取掉一个电子需要耗费的能量；为了计算第一电离能，输入有机分子的电子数n-1，原子核数N原子的种类、坐标和自旋多重度保持不变，基组为ωb97xd不变，计算带正电体系下的电子总能量E+ω，通过公式1计算可得IPω；有机分子的第一亲合势即EAω为基态的气态原子得到电子变为气态阴离子所改变的势能；EAω＝Eω-E-ω2其中，EAω为有机分子的第一亲合势，E-ω为带负电体系下的电子总能量，Eω为中性体系下的电子总能量；第一亲和势等于从某个分子轨道上添加一个电子需要耗费的能量；为了计算分子的第一亲合势，输入有机分子的电子数为n+1，原子核数N原子的种类、坐标和自旋多重度保持不变，基组为ωb97xd不变，计算带负电体系下的电子总能量E-ω，代入公式2计算得EAω；第四步，将第二步求出的ELUMOω，EHOMOω；将第三步求出的IPω，EAω值代入公式2计算得到最小化函数Jω：Jω＝[EHOMOω+IPω]2+[ELUMOω+EAω]23第五步，若最小化函数Jω值大于0.0001，则对ω在0.01的基础上加0.0001，重复第二步至第四步；直到最小化函数Jω的值小于0.0001，此时认为Jω最小化；对应的ω值为最小范围分离参数ωmin；此时可以得到最小范围分离参数ωmin对应的最高占据分子轨道HOMO的能量EHOMOωmin，最低未占据分子轨道LUMO的能量ELUMOωmin；第六步，将原子间距离rij，代入公式4，利用电荷分布公式估算电子给体D和电子受体A之间的库伦相互作用 在这里，ω为范围分离参数，i是受体上的任意一个原子，j为给体上的任意一个原子；qi和qj分别表示i和j上的电荷，rij是这些原子之间的距离，ε为外界的介电常数，对于有机分子来说，ε＝4；第七步，将第六步求出的库伦相互作用第五步求出的最高占据分子轨道HOMO的能量EHOMOωmin，最低未占据分子轨道LUMO的能量ELUMOωmin代入公式5求得电荷转移态的能量ECT：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京工业大学 一种准确计算有机分子给/受体界面电荷转移态的方法

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