Nature of low-lying excited states in H-aggregated perylene bisimide dyes: Results of TD-LRC-DFT and the mixed exciton model

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 113, Issue 44, 2009, Pages 14581-14587

  Pan, Fei ^a   Gao, Fang ^a   Liang, Wanzhen ^a   Zhao, Yi ^b  

^a UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA   (China)

^b XIAMEN UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORPTION; CHROMOPHORES; ELECTRIC EXCITATION; ELECTRON TRANSITIONS; EMISSION SPECTROSCOPY; ENERGY ABSORPTION; EXCITED STATES; EXCITONS; OLIGOMERS; OPTICAL PROPERTIES; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; SULFUR COMPOUNDS;

ABSORPTION BAND; ABSORPTION PEAKS; BLUE SHIFT; DFT CALCULATION; ELECTRONIC EXCITATION; EMISSION SPECTRUMS; EXCHANGE-CORRELATION ENERGY FUNCTIONALS; EXCITONIC STATE; FRENKEL EXCITONS; LONG-RANGE CORRECTIONS; LOW ENERGIES; LOW-ENERGY ABSORPTION BAND; LOW-LYING EXCITED STATE; MICROSCOPIC PARAMETER; MODEL HAMILTONIANS; MULTIMERS; PERYLENE BISIMIDE DYE; PERYLENE BISIMIDES; PHOTOPHYSICAL; STOKES SHIFT; STRONG-MIXING; VERTICAL EXCITATION ENERGY;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 72449145852     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp9061972     Document Type: Article

References (74)

1. (a) Mukamel, S.; Abramavicius, D. S. Chem. Rev. 2004, 104, 2073.
2. (b) Spano, F. C. Annu. Rev. Phys. Chem. 2006, 57, 217.
3. (c) Bredas, J.-L.; Beljonne, D.; Coropceanu, V.; Cornil, J. Chem. Rev. 2004, 104, 4971.
4. (d) May, V.; Kühn, O. Charge and Energy Transfer Dynamics in Molecular Systems, Wiley-VCH: 2005.
5. (e) Schwartz, B. J. Annu. Rev. Phys. Chem. 2003, 54, 141.
6. (a) Krueger, B. P.; Scholes, G. D.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 5378.
7. (b) Scholes, G. D.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1854.
8. (c) Scholes, G. D.; Jordanides, X. J.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1640.
9. (d) Jordanides, X. J.; Scholes, G. D.; Fleming, G. R. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1652.
10. (a) Shen, Z.; Burrows, P. E.; Forrest, S. R.; Ziari, M.; Steier, W. H. Chem. Phys. Lett. 1995, 236, 129.
11. (b) Bulovic, V.; Burrows, P. E.; Forrest, S. R.; Cronin, J. A.; Thompson, M. E. Chem. Phys. 1996, 210, 1.
12. (c) Forrest, S. R. Chem. Rev. 1997, 97, 1793.
13. (a) Würthner, F. Chem. Commun. 2004, 1564.
14. (b) Langhals, H. Helv. Chim. Acta 2005, 88, 1309.
15. (c) Wasielewski, M. R. J. Org. Chem. 2006, 71, 5051.
16. (d) Elemans, J. A. A. W.; van Hameren, R.; Nolte, R. J. M.; Rowan, A. E. Adv. Mater. 2006, 18, 1251.
17. Forrest, S. R. Chem. Rev. 1997, 97, 1793.
18. Yagai, S.; Seki, T.; Karatsu, T.; Kitamura, A.; Würthner, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 3367.
19. (a) Giaimo, J. M.; Lockard, J. V.; Sinks, L. E.; Scott, A. M.; Wilson, T. M.; Wasielewski, M. R. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 2322.
20. (b) Ahrens, M. J.; Goshe, A. J.; Tiede, D. M.; Gusev, A. V.; Giaimo, J. M.; Jones, B. A.; Liu, W.; Rybtchinski, B.; Sinks, L. E.; Wasielewski, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8284.
21. Chen, Z.; Stepanenko, V.; Dehm, V.; Prins, P.; Siebbeles, L. D. A.; Seibt, J.; Marquetand, P.; Engel, V.; Würthner, F. Chem.-Eur. J. 2007, 13, 436.
22. Clark, A. E.; Qin, C.-Y.; Li, A. D. Q. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7586.
23. Li, A. D. Q.; Wang, W.; Wang, L.-Q. Chem.-Eur. J. 2003, 9, 4594.
24. Wang, W.; Li, L. S.; Helms, G.; Zhou, H. H.; Li, A. D. Q. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1120.
25. Reinhold, F. F.; Seibt, J.; Engel, V.; Renz, M.; Kaupp, M.; Lochbrunnerä, S.; Zhao, H.-M.; Pfister, J.; Wüthner, F.; Engels, B. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12858.
26. (a) Seibt, J.; Marquetand, P.; Engel, V.; Chen, Z.; Dehm, V.; Würthner, F. Chem. Phys. 2006, 328, 354.
27. (b) Chen, Z.; Stepanenko, V.; Dehm, V.; Prins, P.; Siebbeles, L. D. A.; Seibt, J.; Marquetand, P.; Engel, V.; Würthner, F. Chem.-Eur. J. 2007, 13, 436.
28. Scholz, R.; Kobitski, A. Y.; Zahn, D. R. T.; Schreiber, M. Phys. Rev. B 2005, 72, 245208.
29. (a) Hoffmann, M.; Soos, Z. G. Phys. Rev. B 2002, 66, 024305.
30. (b) Kazmaier, P. M.; Hoffmann, R. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 9684.
31. (c) Haskal, E. I.; Shen, Z.; Burrows, P. E.; Forrest, S. R. Phys. Rev. B 1995, 51, 4449.
32. (d) Hoffmann, M.; Schmidt, K.; Fritz, T.; Hasche, T.; Agranovich, V. M.; Leo, K. Chem. Phys. 2000, 258, 73.
33. (a) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
34. (b) Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 1994, 98, 11623.
35. Hennessy, M. H.; Soos, Z. G.; Pascal, R. A., Jr.; Girlando, A. Chem. Phys. 1999, 245, 199.
36. Mazur, G.; Petelenz, P.; Slawik, M. J. Chem. Phys. 2003, 118, 1423.
37. Tsiper, E. V.; Soos, Z. G. Phys. Rev. B 2001, 64, 195124.
38. Cai, Z.-L.; Sendt, K.; Reimers, J. R. J. Chem. Phys. 2002, 117 5543.
39. (a) Dreuw, A.; Head-Gordon, M. Chem. Rev. 2005, 105, 4009.
40. (b) Dreuw, A.; Head-Gordon, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4007.
41. (c) Dreuw, A.; Weisman, J. L.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2003, 119, 2943.
42. Magyar, R. J.; Tretiak, S. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 976.
43. (a) Leininger, T.; Stoll, H.; Werner, H.-J.; Savin, A. Chem. Phys. Lett. 1997, 275, 151.
44. (b) Toulouse, J.; Colonna, F.; Savin, A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 014110.
45. (c) Ángyán, J. G.; Gerber, I. C.; Savin, A.; Toulouse, J. Phys. Rev. A 2005, 72, 012510.
46. (d) Goll, E.; Werner, H.-J.; Stoll, H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3917.
47. (e) Goll, E.; Werner, H.-J.; Stoll, H.; Leininger, T.; Gori-Giorgi, P.; Savin, A. Chem. Phys. 2006, 329, 276.
48. (f) Iikura, H.; Tsuneda, T.; Yanai, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2001, 115, 3540.
49. (g) Tawada, Y.; Tsuneda, T.; Yanagisawa, S.; Yanai, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8425.
50. (h) Gerber, I. C.;Á ngyán, J. G. Chem. Phys. Lett. 2005, 415, 100.
51. (i) Gerber, I. C.;Á ngyán, J. G.; Marsman, M.; Kresse, G. J. Chem. Phys. 2007, 127, 054101.
52. (j) Vydrov, O. A.; Heyd, J.; Krukau, A. V.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 2006, 125, 074106.
53. (k) Vydrov, O. A.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 2006, 125, 234109.
54. (l) Song, J.-W.; Hirosawa, T.; Tsuneda, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2007, 126, 154105.
55. (m) Cohen, A. J.; Mori-Sánchez, P.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2007, 126, 191109.
56. (n) Baer, R.; Neuhauser, D. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 043002.
57. (a) Chai, J.-D.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 084106.
58. (b) Chai, J.-D.; Head-Gordon, M. Chem. Phys. Lett. 2008, 467, 176.
59. (c) Chai, J.-D.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 6615.
60. Wu, Q.; Van, V. T. J. Chem. Phys. 2006, 125, 164105.
61. Scholes, G. D.; Harcourt, R. D.; Ghiggino, K. P. J. Chem. Phys. 1995, 102, 9574.
62. Thompson, A. L.; Gaab, K. M.; Xu, J.; Bardeen, C. J.; Martinez, T. J. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 671.
63. Merrifield, R. E. J. Chem. Phys. 1961, 31, 1835.
64. McWeeny, R. Methods of Molecular Quantum Mechanics, 2nd ed.; Academic Press: London, U.K., 1992.
65. Hsu, C.-P.; Fleming, G. R.; Head-Gordon, M.; Head-Gordon, T. J. Chem. Phys. 2001, 114, 3065.
66. Scholes, G. D. Annu. Rev. Phys. Chem. 2003, 54, 57.
67. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158.
68. Tsuneda, T.; Suzumura, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10664.
69. Shao, Y.; Molnar, L. F.; Jung, Y.; Kussmann, J.; Ochsenfeld, C.; Brown, S. T.; Gilbert, A. T. B.; Slipchenko, L. V.; Levchenko, S. V.; O'Neill, D. P.; DiStasio, R. A.; Lochan, R. C.; Wang, T.; Beran, G. J. O.; Besley, N. A.; Herbert, J. M.; Lin, C. Y.; Van Voorhis, T.; Chien, S. H.; Sodt, A.; Steele, R. P.; Rassolov, V. A.; Maslen, P. E.; Korambath, P. P.; Adamson, R. D.; Austin, B.; Baker, J.; Byrd, E. F. C.; Dachsel, H.; Doerksen, R. J.; Dreuw, A.; Dunietz, B. D.; Dutoi, A. D.; Furlani, T. R.; Gwaltney, S. R.; Heyden, A.; Hirata, S.; Hsu, C. P.; Kedziora, G.; Khalliulin, R. Z.; Klunzinger, P.; Lee, A. M.; Lee, M. S.; Liang, W.; Lotan, I.; Nair, N.; Peters, B.; Proynov, E. I.; Pieniazek, P. A.; Rhee, Y. M.; Ritchie, J.; Rosta, E.; Sherrill, C. D.; Simmonett, A. C.; Subotnik, J. E.; Woodcock, H. L.; Zhang, W.; Bell, A. T.; Chakraborty, A. K.; Chipman, D. M.; Keil, F. J.; Warshel, A.; Hehre, W. J.; Schaefer, H. F.; Kong, J.; Krylov, A. I.; Gill, P. M. W.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3172.
70. Gao, F; Liang, W. Z.; Zhao Y. J. Phys. Chem. A, accepted.
71. Song, J.-W.; Hirosawa, T.; Tsuneda, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2007, 126, 154105.
72. Vydrov, O. A.; Heyd, J.; Krukau, A. V.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 2006, 125, 074106.
73. (a) Rohrdanz, M. A.; Herbert, J. M. J. Chem. Phys. 2008, 129, 034107.
74. (b) Lange, A. W.; Herbert, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3913.