Relajación y redistribución intramolecular de energía en nanoanillos de carbono
La presente tesis comprende la simulación computacional de la dinámica fotoinducida en nanoanillos de carbono y modificaciones de ellos. La simulación de los procesos de fotoexcitación, relajación y redistribución intramolecular de la energía electrónica y vibracional, permite analizar la relación e...
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| Format: | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Language: | spa |
| Published: |
Universidad Nacional de Quilmes
2022
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| Online Access: | http://ridaa.unq.edu.ar/handle/20.500.11807/3713 |
| Summary: | La presente tesis comprende la simulación computacional de la dinámica fotoinducida en nanoanillos de carbono y modificaciones de ellos. La simulación de los procesos de fotoexcitación, relajación y redistribución intramolecular de la energía electrónica y vibracional, permite analizar la relación estructura-dinámica-propiedades ópticas en estos sistemas de conjugación cíclica. Se identifican confinamientos cuánticos, deslocalización electrónica, fluctuaciones térmicas, deformaciones estructurales y acoplamientos vibracionales. Estos últimos son causantes de los cambios observados en los procesos de absorción y emisión. La correcta descripción de estos procesos, requiere de simulaciones atomísticas de dinámica molecular no-adiabática (es decir, más allá de la aproximación de Born-Oppenheimer) considerando múltiples estados electrónicos excitados acoplados. El tipo de dinámicas consideradas en esta tesis comprende el cálculo de la estructura electrónica, sobre la marcha (“on the fly”), es decir, que son calculadas las energías, los gradientes de energía y los acoplamientos no adiabáticos de los distintos estados electrónicos excitados a cada paso de dinámica. Además, se realiza la propagación nuclear mediante el método híbrido clásico-cuántico de saltos cuánticos. Este método identifica los acoplamientos electrónicos durante la propagación nuclear. La síntesis de nanoanillos de carbono y estructuras relacionadas abre un nuevo campo de la química de sistemas conjugados cíclicos con propiedades estructurales, dinámicas y ópticas distintas respecto a sus contrapartes, los sistemas conjugados lineales. Por este motivo, la simulación de los procesos fotoinducidos resulta un aporte sustancial y complementario para alcanzar una mayor comprensión y control de estos sistemas. En particular, en la presente tesis se estudian tres tipos de nanoanillos de carbono. En primer lugar, se analizan los cambios que aparecen en la dinámica y las propiedades ópticas, de un nanoanillo de carbono, compuesto por 7 unidades de para-fenileno, al incorporarle de forma gradual unidades -CH2-, para hacerle perder de forma paulatina su estructura cíclica y asemejarlo a la cadena lineal. En segundo lugar, se aborda el impacto que la sustitución de unidades de fenileno por unidades de naftaleno tiene sobre las propiedades de los na-noanillos. En tercer lugar, se explora la dinámica no-adiabática en nanojaulas de carbono, poniendo especial énfasis en la redistribución intramolecular de la energía electrónica que potencialmente se transfiere a una molécula aceptora final. El conjunto de estos tres trabajos aporta un conocimiento básico relevante para el área de la química de nanoanillos de carbono, que potencialmente motivará la síntesis de nuevos compuestos con propiedades ópticas deseadas para futuros dispositivos optoelectrónicos. |
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