ИСТИНА

Цель работы - разработка и тестирование методики многомасштабного моделирования структуры и свойств фотоактивных слоев и интерфейсов в органических полупроводниках. Для достижения указанной цели в данной работе были решены следующие задачи: 1) Разработка эффективного алгоритма представления исследуемых систем в виде совокупности фрагментов. Автоматизация и тестирование полученного алгоритма. 2) Создание алгоритма для изменения параметров библиотечных EFP фрагментов в соответствии с геометриями исследуемых структур. Автоматизация и тестирование полученного алгоритма на примере совокупности производных муравьиной кислоты (FaOO, FaON, FaNN) . 3) Изучение влияния способов описания окружения при моделировании структур в конденсированной среде на примере молекулы цитозина в водной среде. 4) Исследование практического применения полученных алгоритмов на примере расчетов спектральных свойств и энергий возбуждения для молекулы цитозина в комплексе b-ДНК. 5) Создание онлайн базы данных энергий возбуждения в конденсированной среде. 6) Исследование практического применения полученных алгоритмов на примере расчетов транспортных свойств, синглетных и триплетных спектров для фосфоресцентного OLED допанта IrMDQ. 7) Исследование практического применения полученных алгоритмов на примере моделирования процесса образования эксиплексов на границе разделов слоев B3PYMPM и CBP. 8) Предсказательное моделирование модифицированных комплексов фулерен + олиготиофен, способных к образованию эксиплексов с переносом заряда, что позволит существенно улучшить свойства фотовольтаических устройств на их основе. Научная новизна работы. Разработан и автоматизирован (написан скрипт) алгоритм, который представляет исследуемый комплекс в виде совокупности фрагментов для EFP расчетов, а затем склеивает данные фрагменты обратно. Данный скрипт авто¬матически определяет вид фрагментов, а также находит его в базе данных фрагментов, либо добавляет его. Данные операции не были реализованы в ра¬нее применяемых аналогичных программах. Создан и автоматизирован (написан скрипт) алгоритм для изменения EFP параметров фрагмента, который использует ранее рассчитанные EFP па-раметры для газовой фазы и применяет/корректирует их на основе «реальной» геометрии. Данный алгоритм впервые представлен в данной работе, а также является более точным по сравнению с раннее используемыми подхо¬дами. Была создана онлайн база данных энергий возбуждения в конденсиро-ванный среде, которая, по сравнению с аналогичными базами данных, рас-сматривает различные методики описания окружения, а также представляет большее число физических параметров. Практическая значимость. Предложенные методы компьютерного моделирования могут быть при¬менены для расчетов спектроскопических свойств новых функциональных ма¬териалов для использования в оптических сенсорах, органической электро¬нике и молекулярных компьютерах. Теоретическое моделирование позволит значительно сократить затраты времени и материальных ресурсов на проведение эксперимен¬тов. Созданные методики в настоящее время применяются сотрудниками ФНИЦ «Кристаллография и фотоника». Методы исследования. Работа выполнена с использованием теории функционала плотности (DFT) с учетом дисперсионной поправки (DFT-D) и нестационарной теории функционала плотности (TD-DFT). Для моделирования структуры слоев применялось молекулярно динамическое моделирование (MD) с различными силовыми полями. Для учета ближнего окружения использовались континуальные модели среды, а также гибридная модель QM/MM. Для расчета спектральных свойств использовалась гибридная модель QM/EFP.