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主要基于密度泛函理论(DFT) - - 面包车voorhis组正在开发新的方法,在分子系统提供激发的电子运动的准确描述。

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特洛伊面包车voorhis

系主任和哈斯拉姆和化学教授杜威

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现代化学的最有力的原则之一是,复杂的宏观的转换总是可以被细分为确定过程的整体效率个体微观措施。因此,例如,光合光捕获复合物,发光二极管和分子电导体的复杂动态特性通常由只有几个基本步骤:电荷分离/重组,能量转移和激发态键的决策。为了获得重要洞察这些电子进程,必须延长电子结构理论的强有力的技术为电子动力学的相对未知的水域。主要基于密度泛函理论(DFT) - - 我们的基团通过开发新的方法回答这个挑战是,在分子系统提供激发的电子运动的准确描述。

电子转移动力学

电子转移(ET)是在上述的所有应用程序的心脏。马库斯理论提供这些等反应的动力学的一个令人惊讶的准确的描述在物理上有吸引力的参数方面 - 分子重组的程度上,电子耦合的强度和与反应有关的自由能隙。通过使用约束DFT模拟,我们能够提供的等反应机理的分子解释和桥接电子转移动力学和电子转移动力学之间的间隙。在工作等在给定应用的机制是什么?什么化学特性决定了动态的时间表?什么作用量子效应,如移相和非绝热跃迁,在反应?如何反应进行控制?

太阳能

高效太阳能收集依赖于能量的不同的物理状态之间的转换成功 - 光能量收获在局部分子激发(exctions),但最终存储在电荷分离状态。一路上,无数的激发态过程,如能量传递,电荷重组和激发态结合的决策起到设备功能的显著作用。我们正在研究参与太阳能电池功能的电子动力学,这应最终产生的光合作用和光伏系统的新的设计原则。特别是,我们感兴趣的是获得的电荷复合在有机光伏材料的显微理解和O-O键形成在人造水分解催化剂的机制。

分子电子学

如摩尔定律推动计算机硬件不可阻挡地朝向小的长度尺度的特征,越来越多的设备,已经提出使用单个分子作为基本构建块。我们正在使用我们的集团内部开发的方法,以了解在这些分子工作的根本化学过程,以方便设计和分子组件集成到未来的电子设备。特别是,我们的组是开拓其中实时动力学用于探测分子导线和结的非平衡电流 - 电压特性的方法。

方法开发

我们研究的显著部分涉及的设计和新技术,这将提供这些系统中的化学物质的可靠图片测试。目前我们的工作开发项目集中在三个关键问题:1)如何有效地一个治疗上多势能面上发生的动态? 2)可以在一个准确地描述与基态相同的基脚电子激发态? 3)是否有可能从在第一原理仿真收获短时信息中提取长时间动力学?