Расчет полупроводников и т.п.

[Nbveh]

Здравствуйте!
У меня возник вопрос можно ли с помощью методов компьютерной химии предсказать будет ли большая макромолекула в качестве фотоэлемента, полупроводника или транзистора, ну в общем могла бы исползоваться как графен, оксид кремния и иже с ними или их заменить? Ведь для графена сначала предсказали его свойства в качестве полупроводника, а потом синтезировали?
Как эти расчеты проводятся и есть ли методики?
Лучше со ссылкой на реальные публикации.
Заранее спасибо!

[sanya1024]

Ну, вообще-то тут в двух словах не расскажешь... хотя если совсем в двух словах, то: да, можно, мы в Центре Фотохимии этим, в частности, занимаемся. А все остальное -- это многосотстраничные тексты проектов и отчетов. Короче, Web of Science Вам в помощь: ищите на organic semiconductor + еще какие-нибудь ключевые слова типа calculation, simulation, etc.

[Nbveh]

А книг конкретных нет, или ссылок?
Ну я в общем не собираюсь "отбирать у вас хлеб" просто как-то нужно узнать каким будет вещество. Ну в общем плане я думаю скорее всего это полупроводник, только какой - вот в чем вопрос.

[EvgeniX]

Проблема не в том, что кто-то хлеб отбирает. Просто проще эксперимент провести и измерить проводимость/сопротивление, чем посчитать.

[starless]

Измерить проще, чем посчитать, но посчитать проще, чем синтезировать.

[EvgeniX]

Вот не факт.

[sanya1024]

Я не боюсь, что кто-то у нас хлеб отнимет -- там работы невпроворот, на всех хватит. Если вещество уже есть, то действительно, проще померить. Если задача -- синтезировать полупроводник, то сначала надо действительно прикинуть структуру. Для прикидочных, "скриннинговых" целей годится щель HOMO-LUMO. В принципе, очень много сопряженной органики (в т.ч. красители, металлокомплексы и т.п.) по этому критерию проходят. Какой тип проводимости будет -- прикинуть на пальцах уже сложнее. Тут уже важны абсолютные положения уровней HOMO и LUMO, но не сами по себе, а в сравнении с каким-то референсным соединением, посчитанным тем же методом (потому что абсолютные значения орбитальных энергий зависят от метода расчета: HF или DFT, функционала и базиса). Или можно честно посчитать вертикальный потенциал ионизации и сродство к электрону и также сравнить с референсным соединением. Оба метода пригодны скорее для качественных оценок.
Честно параметры прыжковой проводимости (а в органике -- именно такая) -- энергию реорганизации и hopping integral -- тоже можно посчитать, хотя и не так легко. А дальше по ф-ле Маркуса считается константа переноса электрона/дырки. Для целевого соединения рассчитывают константы переноса электронов и дырок, сравнивают и делают вывод о преобладающем типе проводимости. Ну и такую константу уже можно как-то сравнивать с эксп.

[Nbveh]

Ну в общем видно свое дело знаете, вопрос наверное не слишком виден - выделю.

Не вдаваясь в глубину проблемы сложно судить об изучаемой проблеме только по комментариям к проблеме, не зная ее сути.
Полюбас проще с готовых соединений данные снимать - главное оборудование. Проблема в том, что соединения пока нет.
Я в этом не спец, но в принципе по молекуле понятно полупроводник она или изолятор. Тут Теслой быть не надо. Мне нужно это как-то количественно оценить (ширину запрещенной зоны, проводимость, воможность запирания - что в принципе важно), чтобы потом с чем-нибудь сравнить.

Книги, статьи в научных журналах по подобным проблемам существуют? По ним ссылки можете дать? Ну или перечислить их (автор, название и т.д.) чтобы можно было найти или у других людей спросить.

[sanya1024]

А Web of Science у Вас работает? Поиском пользоваться умеете? По-русски ничего нет практически, только по-английски. Если я выложу просто список лит-ры к нашим отчетам -- будет не просто "многабукаф", а "ужоскакмногабукаф".
Можно начать с книжки 2005 года серии Lecture Notes in Physics, называется Introducing Molecular Electronics под ред. G. Cuniberti G. Fagas K. Richter.
Кстати, выше я сказала, как это считать по-простому, для грубых прикидок. Покажите формулу, может, сразу, навскидку скажу -- опыт, как-никак. Ну, или дам Вам пошаговую методику, как считать более точно, с Маркусом.

[sanya1024]

Вы уж меня простите, я не нарочно темню. Просто наши отчеты -- это плод работы двух групп теоретиков, ок. 20 человек. И пока эти тексты просто не предназначены ни для официальной публикации, ни для выкладывания в инет. Я просто не имею права это делать -- я не одна в этом участвовала. Свой собственный текст я бы выложила.
Сегодня еще раз посоветовалась с умными людьми (а вчера копнула на ту же тему WoS). Для отдельной молекулы достаточно посчитать щель HOMO-LUMO -- это будет грубая прикидка "на потенциальную полупроводимость". А вообще-то константы переноса зависят не только от самой молекулы, но и от упаковки оных молекул в кристалле или аморфной пленке. Так что на отдельной молекуле все равно корректных результатов не получить, надо моделировать весь ансамбль.

[sanya1024]

Ну, и чтоб не быть совсем уж врединой, вот несколько статей, главным образом этого года.

Проблема с расчетом подвижностей (констант переноса электронов/дырок) в полупроводниках состоит в том, что надежность расчета ключевых параметров -- энергии реорганизации и интеграла переноса (hopping integral) -- не ахти какая, поскольку нет даже четких формулировок, что именно нужно в каждой конкретной модели. Плюс самих моделей несколько, и Маркусовская -- только одна из них. И в каждой модели под энергией реорганизации и интегралом переноса подразумевают какие-то свои вещи. И различия в результатах могут быть в несколько порядков. Поэтому, как мне кажется, в Вашем, Nbveh, случае достаточно ограничиться простейшей качественной оценкой.

[Nbveh]

Что-то я Вас сильно задел. Думал, что вопрос простой. Для того чтобы делать выводы относительно моих молекул надо знать где их можно применять и поэтому с чем-нибудь сравнивать. Чтобы сравнивать нужны цифры пусть даже с ошибкой в 10 раз.
Спасибо.

[sanya1024]

Да нет, не меня лично. Просто сейчас это горящая тема. Вот как раз позавчера у нас М.В. Базилевский делал семинар на эту тему. Он рекомендует почитать (по физике данной задачи) старые работы: Р. Догонадзе (с 1958 г.), А. Овчинникова и М. Овчинниковой (70-е гг.), Л. Трахтенберга по переносу атома водорода (где-то 80-е гг.), работы своей группы (М. Базилевский, В. Тихомиров, С. Титов). А по-английски все ссылаются на J. Jortner-а (1956 г.). Но боюсь, что большинство статей по-русски просто недоступны в эл. виде. И это физика, без конкретных квантовохимических методик. А методики -- в тех статьях, что я выложила. Вопрос только в том, применять ли Маркусовскую модель или какую-то другую, это до сих пор еще дискутируется.

Структуру-то покажете?

[Nbveh]

Структура пока считается (несколько вариантов) из расчетов нужно вытянуть какая лучше. Будет готово покажу