卷积神经网络在新型非富勒烯受体分子生成与性能预测上的应用

近年来,有机太阳能电池中非富勒烯小分子受体因其拓展了吸收光谱的范围、能够调节激子解离能量和具有灵活的给体-受体形貌等优点使得器件效率越来越接近产业化的目标.本研究借助本课题组之前构建的分子生成和性质预测的卷积神经网络模型,来生成和筛选出具有高效解离激子的前线轨道能量的新型非富勒烯小分子受体.首先生成模型经数据库充分训练并利用小数据集进行微调后生成200多个接近目标轨道能量(最高占据分子轨道(the highest occupied molecular orbital,HOMO)和最低未占据分子轨道(the lowest unoccupied molecular orbital,LUMO)的能量分别为-5.60和-3.60 eV)的分子,然后利用预测模型进一步筛选并预测分子碎片对轨道能量的贡献,接着将这些分子与数据库中具有相近前线轨道能量的分子共同聚类挑选出具有不同化学空间的10个新型受体分子,最后通过从头算验证了轨道能级、分子碎片对轨道贡献预测的准确性,并给出分子光吸收的振子强度.进一步利用生成和预测模型提供了具有另一组轨道能量(HOMO和LUMO能量分别为-5.10和-3.10 eV)的10个非富勒烯小分子,其性质预测与从头算结果一致,证明了生成和预测模型的鲁棒性和结果的可靠性.本研究预测的分子也提供了设计具有高性能非富勒烯受体分子骨架的思路.

三种2-苯乙烯基苯并噻唑类化合物荧光性能的量子化学研究

采用量子化学半经验方法RHF/AM1对 3种有较高杀霉活性的 2 苯乙烯基苯并噻唑类化合物的电致发光性质进行了理论研究 ,对探索新型有机发光材料以及设计具有特定光电转换功能材料的分子提供了一种新的研究方法。对各化合物进行的构型优化表明 ,分子具有一定的平面结构 ,且具有较大的离域π键。对优化后的构型进行振动分析 ,其最小振动频率分别为 1 3 5 0 ,9 66,7 5 3cm-1,均未出现虚频率。 4种化合物的HOMO和LUMO之间的能量差ΔE分别为 7 83 8,7 70 6,7 2 88eV ,ΔE较小 ,离域电子容易激发。在此基础上用RHF/CIS方法分别计算了它们的荧光光谱 ,选用 1 1 5 3个组态进行计算 ,所得结果与实验值基本符合。