|
|
Studying the properties of molecular photoactive materials via the methods of computational chemistry
Truksa, Jan ; Rapta, Peter (referee) ; Toman, Petr (referee) ; Salyk, Ota (advisor)
V této práci jsou nejprve rychle nastíněny principy teorie funkcionálu elektronové hustoty (DFT), spolu s praktickými metodami hledání nejníže energeticky postavených struktur organických molekul a predikování jejich spektroskopických a elektronických vlastností. Poté jsou prezentovány výsledky teoretické analýzy geometrie a elektronové struktury dvou druhů molekul v kombinaci s experimentálními výsledky. Nejprve jsou diskutovány alloxazin, lumazin a jejich deriváty, souhrnně nazývané flaviny, které reprezentují molekulární materiály. Naproti tomu, struktury na bázi polythiofenu reprezentují polymerní materiály. V případě flavinů byla nejprve nalezena nejlepší možná korelace teoretických absorpčních spekter s experimentálními na základě výpočtů se třemi různými bázovými soustavami v kombinaci s funkcionálem B3LYP. Dobrá shoda byla nalezena pomocí metod B3LYP/6-31+G** a B3LYP/aug-cc-PVDZ, které dosáhly korelačních koeficientů 0.95 a 0.96. Naproti tomu soustava def2SVP dosáhla pouze 0.94. V tomto kontextu se tak metoda B3LYP/6-31+G** jeví jako nejefektivnější vzhledem k náročnosti na výpočetní kapacitu. Měřením absorpčních spekter vybraných flavinů ve směsi dimethylsulfoxidu (DMSO) a vody byla získána spektra jednotlivých izomerů – alloxazinové a isoalloxazinové formy. Reakce těchto molekul na změny koncentrace DMSO a vody bude předmětem dalšího studia. U polythiofenů byly studovány optické a elektrické vlastnosti na modelových oktamerech, zatímco geometrie a konformace adamantylovaných substitutentů byly z důvodu vysoké výpočetní náročnosti modelovány na trimerových molekulách. Bylo zjištěno, že thiofenový řetězec s postranními methyladamantylovými skupinami vykazuje vyšši rigiditu než řetězec substituovaný ethyladamantylem, což bylo později potvrzeno krystalografickou analýzou a skenováním povrchu pomocí mikroskopie atomárních sil. Byly nalezeny krystalické struktury s parametry srovnatelnými s poly(3-hexylthiofenem) (P3HT). Na základě tohoto výzkumu byly navržený nové páteřní řetězce pro možnou syntézu, jako hlavní doporučení se zde jeví snížení počtu substituentů, aby adamantylový postranní řetězec byl přítomen pouze na každém druhém či třetím thiofenu. Zde prezentované molekuly jsou zajímavými kandidáty pro využití v optoelektronice, a teoretické predikce dosahují dobrou shodu s experimentem, přestože jejich srovnání není vždy triviální, jako je tomu například u postranních řetězců polythiofenu.
|
|
|
Magnetic circular dichroism and aromatic compounds
Štěpánek, Petr ; Bouř, Petr (advisor) ; Matějka, Pavel (referee) ; Srnec, Martin (referee)
Title: Magnetic circular dichroism and aromatic compounds Author: Petr Štěpánek Department/Institute: Institute of Organic Chemistry and Biochemistry AS CR, v.v.i. Supervisor: prof. RNDr. Petr Bouř, DSc., Institute of Organic Chemistry and Biochemistry AS CR, v.v.i. Abstract: The thesis presents a series of studies concerning magnetic circular dichroism (MCD), a spectroscopic method, which experienced an intense theo- retical development in the recent years. New computational codes opened possi- bilities to calculate MCD spectra of larger and more varied molecules than was possible in the past. In the presented studies, we took the advantage of the new computational codes to broaden the possible span of applications of the MCD technique. As an example, we present MCD as a method useful for obtaining information about the structure of fullerenes. We also studied the influence of the molecular conformation and the explicit and implicit solvent models on the MCD spectra of aromatic amino acids using the newly implemented alterna- tive computational protocol based on sum-over-states calculations. We have also theoretically predicted spectra of the nuclear spin circular dichroism (NSCD), a potential new high-resolution spectroscopy. Keywords: magnetic circular dichroism, quantum-chemical calculations, density...
|
|
|
Magnetic circular dichroism and aromatic compounds
Štěpánek, Petr ; Bouř, Petr (advisor) ; Matějka, Pavel (referee) ; Srnec, Martin (referee)
Title: Magnetic circular dichroism and aromatic compounds Author: Petr Štěpánek Department/Institute: Institute of Organic Chemistry and Biochemistry AS CR, v.v.i. Supervisor: prof. RNDr. Petr Bouř, DSc., Institute of Organic Chemistry and Biochemistry AS CR, v.v.i. Abstract: The thesis presents a series of studies concerning magnetic circular dichroism (MCD), a spectroscopic method, which experienced an intense theo- retical development in the recent years. New computational codes opened possi- bilities to calculate MCD spectra of larger and more varied molecules than was possible in the past. In the presented studies, we took the advantage of the new computational codes to broaden the possible span of applications of the MCD technique. As an example, we present MCD as a method useful for obtaining information about the structure of fullerenes. We also studied the influence of the molecular conformation and the explicit and implicit solvent models on the MCD spectra of aromatic amino acids using the newly implemented alterna- tive computational protocol based on sum-over-states calculations. We have also theoretically predicted spectra of the nuclear spin circular dichroism (NSCD), a potential new high-resolution spectroscopy. Keywords: magnetic circular dichroism, quantum-chemical calculations, density...
|
guest ::
