AMS在有机发光显示材料中的应用

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概述 由于智能手机电子屏等巨大市场规模,OLED材料和有机电子学是一个非常活跃的研究和工业发展领域。有机发光显示材料的研究是一个综合性的系统工程问题,有分子层面的问题,也有工艺等等层面的问题。在分子层面,电子的激发形成激子、载流子的迁移、分子激发态的内部转换以及发光过程,目前已经有相当完善的理论研究方法和工具。 ADF模块具有一些独特的工具来模拟这些分子水平上的过程问题,如电荷传输、激子耦合和发光效率等。对优化有机电致发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)、光伏电池(PV和OPV)和染料敏化太阳能电池(DSSC)等有机电子器件中的材料性能而言,这些分子过程非常重要。 AMS提供的模型和工具 材料结构与电子结构 通过ZORA、X2C方法精确考虑相对论自旋轨道耦合效应 包含最新的色散修正泛函,以及高精度泛函,准确预测分子结构以及分子间作用 使用高精度STO/NO基,优化分子晶体结构 分子能级与轨道 带电场、溶剂环境的表面-分子相互作用 大体系高效激发态计算 单重激发态能量Sn 三重激发态能量Tn 自然跃迁轨道NTO ΔEST、重整能 激发态结构优化与频率计算 势能面最低交叉点MECP 磷光、荧光辐射跃迁寿命 聚集诱导发光 包括QMMM在内,DFT、半经验量子化学方法、力场的多尺度方法 考虑色散修正的分子晶体、团簇结构优化 多尺度方法TDDFT进行Sn、Tn激发态计算 多尺度方法的激发态振动频率计算 分子间载流子迁移速率、转移积分 激发态动力学 自旋轨道耦合矩阵元SOCME,ZORA、X2C方法更加精确、高效 Franck-Condon因子、Huang–Rhys因子,及其多尺度计算 分析转动、振动模式对Huang–Rhys因子、系间窜跃、内转换与发光的影响 (逆向)系间窜跃速率、内转换速率、辐射跃迁速率 发光量子产率PLQY、外部量子效率EQE AMS发展展望 2020年起,荷兰SCM公司与Simbeyond公司合作开发第一款完全集成的OLED多尺度仿真平台,结合两家荷兰公司在工业有机器件和原子级学术模拟中的优势,实现跨越分子到器件的工业研究, 目前已经开发出OLED材料数据库与流程化模拟脚本。(相关技术资料2022版) 其他参考资料: 有机电子学模拟讲义I 有机电子学模拟讲义II OLED相关墙报 有机电子学领域文章合集 特邀文集 中文教程库 立即试用AMS http://www.scm.com/free-trial 研究实例 实例1:无重元素高效持久室温磷光分子 Indranil Bhattacharjee, Shuzo Hirata Highly Efficient Persistent Room‐Temperature Phosphorescence from Heavy Atom‐Free […]

ADF

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概述 ADF是世界上第一个 DFT 软件。ADF 擅长分子、团簇 DFT 相关的高精度密度泛函理论计算,包含最先进、最流行的相对论方法,计算分子能级、电子密度、谱学与非线性光学性质、偶极矩、极化率、介电常数,分析化学键,模拟化学反应、氧化还原电位、热力学性质,溶剂化效应等。 在零场劈裂、激发态辐射速率与寿命、系间窜跃等方面功能非常强大。独特的片段分析功能,广泛用于成键机理方面的研究,并包括G0W0、evGW、G3W2 等高精度方法精确计算分子解离能与亲和势。 主要功能 效率优势:支持节点内、跨节点高效并行计算,对较大体系,千核并行也能达到非常高加速比支持大体系计算,例如大体系吸收光谱普通工作站,甚至台式机就可以计算几百原子的规模的TDDFT性质方法优势:精确相对论方法计算自旋-轨道耦合,擅长过渡金属、重元素体系,磷光与系间窜跃限制性开壳层分子计算,及其 TDDFT 计算GW方法(支持自旋轨道耦合):(G0W0、evGW、G3W2)方法精确计算 IP 与 EA、GW-BSE 方法精确计算 S0-T1 能隙RPA近似:sigma-functional泛函更新换代迅速(ADF 泛函列表),及时引入最新的重要泛函,例如 r2SCAN-3c、TASKxc、TASKCC、D4(EEQ) 色散修正等高精度 STO 基组:对于重元素的电子轨道计算,其他基组很容易出现定性错误(例如轨道组分不正确),ADF 可靠性久经考验QTAIM 与 Conceptual DFT,Constrained DFT,FDE 方法,收缩变分 DFT(CV(n)-DFT)用于单重态-三重态激发的计算(该功能不像普通的TDDFT那样被电荷转移激发所困扰)、配体场DFT(LFDFT)对 d → d和f → d电子转移的情况,令计算结果更可靠),基于LFDFT的 ESR g-张量双峰、XMCD 计算、DIM/QM(DRF 梯度)QM/MM与多尺度方法功能列表:键合分析键级与键能计算、能量分解EDA、电荷分解CDA、化学价自然轨道ETS-NOCV(能量贡献T/V分析)、原子间键能计算方法IQA、df轨道在配合物中的分裂分子轨道MO投影到碎片轨道SFO、SFO可视化通过Laplacian电子密度与键关键点区分化学键类型、DORI化学反应分子结构预测与筛选过渡态搜索、活化能、内反应坐标IRC、部分原子的频率及其相关Gibbs自由能人工智能:自动探索模拟表面化学反应机理、表面吸附位点探索、根据反应物结构自动预测化学反应网络最新2018版FuKui函数、亲核性与亲电性氧化还原电位计算、氧化还原Gibbs自由能变化激发态化学反应谱学性质电子激发:紫外可见吸收谱(非相对论方法、相对论动能修正、考虑自旋轨道耦合),X射线吸收(XANES、EXAFS、XPS),激发态辐射跃迁寿命,荧光发射谱,解析梯度的TDDFT+TB优化激发态结构,开壳层大体系杂化泛函计算激发态加速近似HDA,考虑自旋轨道耦合的情况下计算ECD谱,POLTDDFT方法快速计算Au、Ag团簇吸附小分子体系紫外可见吸收谱,QMMM、多尺度方法计算紫外可见吸收谱、COSMO溶剂化的TDDFT系间窜越:磷光发射谱,SOCME估算系间窜跃,激发态间跃迁偶极矩,系间窜越速率、Franck-Condon因子、Huang-Rhys因子、GW-BSE 方法精确计算 S0-T1 能隙、自旋翻转跃迁三重态零场劈裂ZFS红外光谱、拉曼光谱、共振拉曼、表面增强拉曼光谱核磁共振:闭壳层NMR、开壳层NMR、考虑自旋-自旋耦合的1H-NMR、NICS、芳香性VCD、MCD、ESR、EPR、自旋-自旋耦合常数、使用NBO与NLMO分析NMR化学位移和EFG贡献来源(教程)极化率与介电常数穆斯堡尔谱(教程):原子核处电子密度、Isomer shifts、quadrupole splitting非线性光学:超极化率、Damped一阶超极化率β、Damped二阶超极化率γ、零频β、光学矫正β、EOEP β、SHG β、零频γ、EFIOR γ、OKE γ、IDRI γ、EFISHG γ、THG γ、TPA γ (教程)等离激元增强双光子吸收(教程)电荷、电子密度分析:QTAIM(Bader)、NBO分析、NBO轨道图NPA电荷,原子部分电荷Mulliken、Hirshfeld、Voronoi形变电荷(教程)、电荷分解分析(CDA)、电偶极矩函数分布曲线:电子密度、动能密度、电子密度拉普拉斯、电子密度梯度、电子密度二阶梯度、静电势、电子轨道、NOCV轨道、NCI、SEDD(教程)函数空间分布图:静电势、范德华表面静电势分布、密度、自旋密度、Spinor:Spin Magnetization Density、RDG函数、ELF、非共价作用NCI、SEDD、基态差分电子密度(教程)、激发差分电子密度(教程)芳香性指数Iring与多中心指数MCI(教程)电荷迁移性:转移积分方法计算分子间载流子迁移(教程)金属-配体电荷转移(MLCT)、激发态电荷转移描述符片段结合引起电子密度迁移:差分电子密度(教程)溶剂化方法:隐式溶剂化COSMO、SCRF、3D-RISM、FDE显式溶剂化:QMMM、多尺度模拟 […]

 
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