Desenvolvimento de um protocolo eficiente para o cálculo do acoplamento eletrônico entre moléculas orgânicas

Abstract

Neste trabalho, analisamos um parâmetro fundamental na descrição do transporte de carga em semicondutores orgânicos: o acoplamento eletrônico. Para isso, usamos um sistema modelo de um dímero da molécula de etileno, utilizando duas abordagens diferentes, com o intuito de verificar, qual dessas descreve mais eficientemente este parâmetro, e, assim, poder aplicar em sistemas orgânicos maiores. Realizamos todos os cálculos baseados em métodos da Química Quântica, como o Hartree-Fock e a Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Apresentamos um estudo, onde calculamos o acoplamento eletrônico do dímero de etileno e utilizamos diferentes funcionais e conjunto de base disponíveis no pacote computacional Gaussian'09. Além disso, utilizamos o pacote computacional Q-Chem v.4.1, com o intuito de realizar cálculos adicionais, possibilitando uma comparação dos resultados encontrados usando essas duas metodologias. Comparando as diferentes abordagens, constamos que a abordagem utilizada no software Q-Chem v.4.1 prevê os resultados mais confiáveis, bem como um custo computacional mais baixo. Este trabalho será a base de outros estudos que irão usar, por sua vez, o cálculo do acoplamento eletrônico para descrever as propriedades do transporte de carga em semicondutores orgânicos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

In this work we analyze a fundamental parameter used in the description of charge transport in organic semiconductors: the electronic coupling. To do this, we use da ethylene model and two approaches in order to check which approach can describe this parameter more eficiently, and thus be used for larger organic systems. All calculations were carried out in the framework of Quantum Chemistry, under the Hartree-Fock and Density Functional Theory (DFT) approximation. We will present a study in which we have calculated the electronic coupling for a dimer of ethylene and have used different functionals, together with base sets available in the Gaussian'09 computacional package. Besides, we used the Q-Chem v.4.1 computational package in order the carry out additional calculations allowing us to compare results using diferent methodology. Comparing the two approaches, we concluded that the Q-Chem v.4.1 approach provides more appropriate results with a lower computacional cost. This work will be the basis of other studies that will, follow using the electronic coupling as basis to describe the charge transport properties of organic semiconductors.