Tailoring intersystem crossing of perylenediimide through chalcogen-substitution at bay-position: A theoretical perspective

系统间交叉 单重态 量子产额 硫族元素 三重态 化学 光化学 激发态 荧光 化学物理 分子 计算化学 结晶学 原子物理学 物理 量子力学 有机化学
作者
Raka Ahmed,Arun K. Manna
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:157 (21) 被引量:10
标识
DOI:10.1063/5.0126428
摘要

Molecular-scale design strategies for promoting intersystem crossing (ISC) in small organic molecules are ubiquitous in developing efficient metal-free triplet photosensitizers with high triplet quantum yield (ΦT). Air-stable and highly fluorescent perylenediimide (PDI) in its pristine form displays very small ISC compared to the fluorescence due to the large singlet–triplet gap (ΔES−T) and negligibly small spin–orbit coupling (SOC) between the lowest singlet (S1) and triplet state (T1). However, its ΦT can be tuned by different chemical and mechanical means that are capable of either directly lowering the ΔES−T and increasing SOC or introducing intermediate low-lying triplet states (Tn, n = 2, 3, …) between S1 and T1. To this end, herein, a few chalcogen (X = O, S, Se) bay-substituted PDIs (PDI-X2) are computationally modeled aiming at introducing geometrical-strain at the PDI core and also mixing nπ* orbital character to ππ* in the lowest singlet and triplet excited states, which altogether may reduce ΔES−T and also improve the SOC. Our quantum-chemical calculations based on optimally tuned range-separated hybrid reveal the presence of intermediate triplet states (Tn, n = 2, 3) in between S1 and T1 for all three PDI-X2 studied in dichloromethane. More importantly, PDI-X2 shows a significantly improved ISC rate than the pristine PDI due to the combined effects stemming from the smaller ΔES−T and the larger SOC. The calculated ISC rates follow the order as PDI-O2 < PDI-S2 < PDI-Se2. These research findings will be helpful in designing PDI based triplet photosensitizers for biomedical, sensing, and photonic applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Jocelyn7发布了新的文献求助10
刚刚
wmmm发布了新的文献求助10
刚刚
余笙发布了新的文献求助10
1秒前
充电宝应助冷傲迎梦采纳,获得10
1秒前
彭于晏应助qi采纳,获得30
1秒前
科研通AI2S应助shor0414采纳,获得10
1秒前
ponyy发布了新的文献求助30
2秒前
秋之月发布了新的文献求助10
3秒前
skier发布了新的文献求助10
4秒前
balabala完成签到,获得积分20
4秒前
隐形曼青应助kb采纳,获得10
5秒前
yanyan发布了新的文献求助10
7秒前
繁笙完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
无言完成签到 ,获得积分10
7秒前
NONO完成签到 ,获得积分10
8秒前
星辰大海应助TT采纳,获得10
8秒前
10秒前
康康完成签到,获得积分10
10秒前
Xv完成签到,获得积分0
10秒前
13秒前
13秒前
香蕉觅云应助zfzf0422采纳,获得10
13秒前
14秒前
14秒前
李健应助爱听歌的向日葵采纳,获得10
15秒前
今后应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得80
15秒前
所所应助科研通管家采纳,获得20
16秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得30
16秒前
婷婷发布了新的文献求助10
16秒前
zzt完成签到,获得积分10
18秒前
张小汉发布了新的文献求助30
19秒前
二十四发布了新的文献求助10
19秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Social media impact on athlete mental health: #RealityCheck 1020
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527990
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3108173
关于积分的说明 9287913
捐赠科研通 2805882
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1540119
邀请新用户注册赠送积分活动 716941
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709824