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富勒烯衍生物苯基C71-丁酸甲酯的结构和电学性质第一性原理研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O613.71[理学—无机化学;理学—化学] TB383[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室,太原030024, [2]太原理工大学材料科学与工程学院,太原030024, [3]太原理工大学化学与化工学院,太原030024, [4]太原理工大学理学院,太原030024
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(批准号:2004CB217808)、国家自然科学基金(批准号:20676086,50874079)山西省自然科学基金(批准号:2009021026)资助的课题.
中文摘要:

使用B3LYP/6-31G(d)方法对有机太阳电池中作为电子受体材料的富勒烯衍生物苯基C71-丁酸甲酯([70]PCBM)的同分异构体进行了计算.PCBM与C50通过六元环和六元环共用的C—C双键加成得到的产物是热力学控制产物;通过五元环和六元环共用的C—C键加成得到的产物则是动力学控制产物.[70]PCBM与C70的第一绝热电子亲和势很接近.PCBM对前线轨道贡献很小,[70]PCBM的最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道(LUMO)的电子云主要分布在C70笼上.PCBM提升了‰的LUMO能级水平,有利于提高太阳电池的光电转换效率.自然布居分析表明,PCBM与C70之间没有发生显著的电荷转移.所有的性质研究表明,PCBM基团并不涉及电池光电转换过程,但在调整‰能级水平提高光电转换效率中发挥了重要作用.

英文摘要:

Phenyl-C71 -butyric acid methyl ester ([ 70] PCBM) clusters are investigated by using the B3LYP method with 6-31G(d) basis set. The optimized results indicate that the addition of PCBM into the [6,6 ]-junction produces a closed methanofullerene which is thermodynamically stable product; and the addition into the [ 5,6]-junction results in an enlarged fullerene (an open fulleroid) which is a kinetically controlled product. The first adiabatic electron affinity for [70]PCBM is similar to that for C70. The energy gaps of [70] PCBM are reduced compared with those of C70. PCBM derivatives and show increased level of the lowest unoccupied molecular orbital of fullerenes. From the natural charge populations, it is found that adding PCBM unit onto the C70 cages does not change the charge populations remarkably; attaching a PCBM has no effect on the electronic structures of C70. The results of theoretical calculation suggest that PCBM is not involved in the process of photoelectric conversion but it plays a key role in adjusting the level of HOMO-LUMO for increasing photoelectric conversion efficiencies.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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