Energia de polarização de sistemas orgânicos desordenados

Abstract

Resumo: Nós adaptamos o método de Hückel Estendido para um sistema molecular interagente e usamos essa aproximação para calcular a afinidade eletrônica e o potencial de ionização de um dímero de benzeno. Nós restringimos a carga adicionada a uma das moléculas e argumentamos que a energia do dímero calculada dessa maneira é a energia relevante em qualquer expressão de taxa de hopping termicamente ativado. A afinidade eletrônica e o potencial de ionização do dímero diferem da quantidade correspondente para a molécula isolada cuja diferença é chamada de energia de polarização. A energia de polarização normalmente estabiliza o ânion e isso é particularmente relevante para o benzeno, dado que o ânion isolado é instável com respeito ao desprendimento de carga. N'os encontramos que o dímero de benzeno aniônico é estável somente para certas conformações, sugerindo que a estabilização de um ânion de benzeno num ambiente amorfo é muito improvável. O modesto custo computacional do método faz com que seja uma alternativa viável para calcular a energia de moléculas carregadas em filmes moleculares amorfos, uma questão central no problema do transporte de cargas em eletrônica orgânica. palavras chave: Energia de Polarização, Método de Hückel Estendido, Oligoacenos

Abstract: We adapted Hoffmann's extended Hückel method to an interacting molecular system and use this approach to compute the electron affinity and ionization potential of benzene dimers. We restrict the added charge to one of the molecules and argue that the dimer energy computed in this manner is the relevant energy in any meaningful thermally activated hopping rate expression. The dimer electron affinity and ionization potential differs from the isolated molecule corresponding quantity by what is called polarization energy. The polarization energy normally stabilizes the anion and this is particularly relevant for benzene, given that its isolated anion is unstable with respect to charge detachment. We found that the anionic benzene dimer is only stabilized in certain conformations, suggesting that the stabilization of a benzene anion in an amorphous environment is very unlikely. The modest computational cost of the method makes it a viable alternative to compute the energy of charged molecules in amorphous molecular films, a central issue in the problem of charge transport in organic electronics.