Assessment of TD-DFT- and TD-HF-based approaches for the prediction of exciton coupling parameters, potential energy curves, and electronic characters of electronically excited aggregates

Journal of Computational Chemistry

Volumn 32, Issue 9, 2011, Pages 1971-1981

  Liu, Wenlan ^a   Settels, Volker ^a   Harbach, Philipp H P ^b   Dreuw, Andreas ^b   Fink, Reinhold F ^a   Engels, Bernd ^a  

^a UNIVERSITY OF WÜRZBURG   (Germany)

^b GOETHE UNIVERSITY   (Germany)

Author keywords

charge transfer state; electronic coupling matrix element; exciton energy transfer; exciton trapping mechanism; neutral excited state; perylene bisimide; SCS CC2; TD DFT; TD HF

Indexed keywords

CHARGE TRANSFER STATE; ELECTRONIC-COUPLING MATRIX-ELEMENT; EXCITON TRAPPING MECHANISM; NEUTRAL EXCITED STATE; PERYLENE BISIMIDES; SCS-CC2; TD-DFT; TD-HF;

AGGREGATES; CHARGE TRANSFER; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DIMERS; ENERGY TRANSFER; EXCITONS; OPTICAL PROPERTIES; POTENTIAL ENERGY; RELIABILITY THEORY;

EXCITED STATES;

EID: 79955485383     PISSN: 01928651     EISSN: 1096987X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.21781     Document Type: Article

References (82)

1. Shaheen, S. E.; Jabbour, G. E.; Kippelen, B.; Peyghambarian, N.; Anderson, J. D.; Marder, S. R.; Armstrong, N. R.; Bellmann, E.; Grubbs, R. H., Appl Phys Lett 1999, 74, 3212.
2. Katz, H. E.; Lovinger, A. J.; Johnson, J.; Kloc, C.; Siegrist, T.; Li, W.; Lin, Y. Y.; Dodabalapur, A., Nature 2000, 404, 478.
3. Bao, Z. N., Adv Mater 2000, 12, 227.
4. Bredas, J. L.; Beljonne, D.; Coropceanu, V.; Cornil, J., Chem Rev 2004, 104, 4971.
5. Cornil, J.; Beljonne, D.; Calbert, J. P.; Bredas, J. L., Adv Mater 2001, 13, 1053.
6. Bredas, J. L.; Cornil, J.; Heeger, A. J., Adv Mater 1996, 8, 447.
7. Pullerits, T.; Sundstrom, V., Acc Chem Res 1996, 29, 381.
8. Grimsdale, A. C.; Mullen, K., Angew Chem Int Ed 2005, 44, 5592.
9. Sancho-Garcia, J. C.; Perez-Jimenez, A. J., J Chem Phys 2008, 129, 024103.
10. Damjanovic, A.; Kosztin, I.; Kleinekathofer, U.; Schulten, K., Phys Rev E 2002, 65, 031919.
11. Hadipour, A.; de Boer, B.; Wildeman, J.; Kooistra, F. B.; Hummelen, J. C.; Turbiez, M. G. R.; Wienk, M. M.; Janssen, R. A. J.; Blom, P. W. M., Adv Funct Mater 2006, 16, 1897.
12. Gustafsson, G.; Cao, Y.; Treacy, G. M.; Klavetter, F.; Colaneri, N.; Heeger, A. J., Nature 1992, 357, 477.
13. Brabec, C. J.; Cravino, A.; Meissner, D.; Sariciftci, N. S.; Fromherz, T.; Rispens, M. T.; Sanchez, L.; Hummelen, J. C., Adv Funct Mater 2001, 11, 374.
14. Coakley, K. M.; McGehee, M. D., J Chem Mater 2004, 16, 4533.
15. Forrest, S. R., Chem Rev 1997, 97, 1793.
16. Peumans, P.; Yakimov, A.; Forrest, S. R., J Appl Phys 2003, 93, 3693.
17. Rim, S. B.; Fink, R. F.; Schoneboom, J. C.; Erk, P.; Peumans, P., Appl Phys Lett 2007, 91, 173504.
18. Hippius, C.; van Stokkum, I. H. M.; Zangrando, E.; Williams, R. M.; Wykes, M.; Beljonne, D.; Wurthner, F., J Phys Chem C 2008, 112, 14626.
19. Burquel, A.; Lemaur, V.; Beljonne, D.; Lazzaroni, R.; Cornil, J., J Phys Chem A 2006, 110, 3447.
20. Foerster, T., Action of Light and Organic Crystals; Academic Press, Inc. New York, 1965.
21. Mukamel, S.; Franchi, D. S.; Loring, R. F., Chem Phys 1988, 128, 99.
22. Hennebicq, E.; Pourtois, G.; Scholes, G. D.; Herz, L. M.; Russell, D. M.; Silva, C.; Setayesh, S.; Grimsdale, A. C.; Mullen, K.; Bredas, J. L.; Beljonne, D., J Am Chem Soc 2005, 127, 4744.
23. May, V.; Kuehn, O., Charge and Energy Transfer Dynamics in Molecular Systems; Wiley-VCH: Weinheim, 2004.
24. Förster, T., Ann Phys 1948, 2, 55.
25. Bulovic, V.; Burrows, P. E.; Forrest, S. R.; Cronin, J. A.; Thompson, M. E., Chem Phys 1996, 210, 1.
26. Conboy, J. C.; Olson, E. J. C.; Adams, D. M.; Kerimo, J.; Zaban, A.; Gregg, B. A.; Barbara, P. F., J Phys Chem B 1998, 102, 4516.
27. Gregg, B. A., J Phys Chem B 2003, 107, 4688.
28. Gregg, B. A., J Phys Chem 1996, 100, 852.
29. Gregg, B. A.; Hanna, M. C., J Appl Phys 2003, 93, 3605.
30. Gomez, U.; Leonhardt, M.; Port, H.; Wolf, H. C., Chem Phys Lett 1997, 268, 1.
31. Scholz, R.; Kobitski, A. Y.; Zahn, D. R. T.; Schreiber, M., Phys Rev B 2005, 72, 245208.
32. Hoffmann, M.; Schmidt, K.; Fritz, T.; Hasche, T.; Agranovich, V. M.; Leo, K., Chem Phys 2000, 258, 73.
33. 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.
34. Scholz, R.; Kobitski, A. Y.; Kampen, T. U.; Schreiber, M.; Zahn, D. R. T.; Jungnickel, G.; Elstner, M.; Sternberg, M.; Frauenheim, T., Phys Rev B 2000, 61, 13659.
35. Fuckel, B.; Kohn, A.; Harding, M. E.; Diezemann, G.; Hinze, G.; Basche, T.; Gauss, J., J Chem Phys 2008, 128.
36. Munoz-Losa, A.; Curutchet, C.; Fdez Galvan, I.; Mennucci, B., J Chem Phys 2008, 129, 034104.
37. Zhao, H. M.; Pfister, J.; Settels, V.; Renz, M.; Kaupp, M.; Dehm, V. C.; Wurthner, F.; Fink, R. F.; Engels, B., J Am Chem Soc 2009, 131, 15660.
38. Gao, F.; Liang, W. Z.; Zhao, Y., J Phys Chem A 2009, 113, 12847.
39. Guthmuller, J.; Zutterman, F.; Champagne, B., J Chem Phys 2009, 131, 154302.
40. Fink, R. F.; Seibt, J.; Engel, V.; Renz, M.; Kaupp, M.; Lochbrunner, S.; Zhao, H. M.; Pfister, J.; Wurthner, F.; Engels, B., J Am Chem Soc 2008, 130, 12858.
41. Dreuw, A.; Head-Gordon, M., J Am Chem Soc 2004, 126, 4007.
42. Dreuw, A.; Head-Gordon, M., Chem Phys Lett 2006, 426, 231.
43. Hieringer, W.; Gorling, A., Chem Phys Lett 2006, 419, 557.
44. Clark, A. E.; Qin, C. Y.; Li, A. D. Q., J Am Chem Soc 2007, 129, 7586.
45. Klebe, G.; Graser, F.; Hadicke, E.; Berndt, J., Acta Cryst B 1989, 45, 69.
46. Hellweg, A.; Grun, S. A.; Hattig, C., PCCP 2008, 10, 4119.
47. Yanai, T.; Tew, D. P.; Handy, N. C., Chem Phys Lett 2004, 393, 51.
48. Peach, M. J. G.; Benfield, P.; Helgaker, T.; Tozer, D. J., J Chem Phys 2008, 128, 044118.
49. Peach, M. J. G.; Helgaker, T.; Salek, P.; Keal, T. W.; Lutnaes, O. B.; Tozer, D. J.; Handy, N. C., PCCP 2006, 8, 558.
50. Jacquemin, D.; Perpete, E. A.; Scuseria, G. E.; Ciofini, I.; Adamo, C., J Chem Theory Comput 2008, 4 123.
51. TURBOMOLE V6.0 2009, University of Karlsruhe and Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 1989-2007, TURBOMOLE GmbH, since 2007; available from, 2009.
52. Weigend, F.; Haser, M.; Patzelt, H.; Ahlrichs, R., Chem Phys Lett 1998, 294, 143.
53. Dirac, P. A. M., Proc Royal Soc A 1929, 123, 714.
54. Slater, J. C., Phys Rev 1951, 81, 385.
55. Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G., Phys Rev B 1988, 37, 785.
56. Becke, A. D., J Chem Phys 1993, 98, 5648.
57. Becke, A. D., Phys Rev A 1988, 38, 3098.
58. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M., Canadian J Phys 1980, 58, 1200.
59. Becke, A. D., J Chem Phys 1993, 98, 1372.
60. Christiansen, O.; Koch, H.; Jorgensen, P., Chem Phys Lett 1995, 243, 409.
61. Hattig, C.; Kohn, A., J Chem Phys 2002, 117, 6939.
62. Hattig, C.; Weigend, F., J Chem Phys 2000, 113, 5154.
63. Schafer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R., J Chem Phys 1994, 100, 5829.
64. Eichkorn, K.; Weigend, F.; Treutler, O.; Ahlrichs, R., Theor Chem Acc 1997, 97, 119.
65. Eichkorn, K.; Treutler, O.; Ohm, H.; Haser, M.; Ahlrichs, R., Chem Phys Lett 1995, 242, 652.
66. Frisch, M. J.; Pople, J. A.; Binkley, J. S., J Chem Phys 1984, 80, 3265.
67. Gordon, M. S., Chem Phys Lett 1980, 76, 163.
68. Francl, M. M.; Pietro, W. J.; Hehre, W. J.; Binkley, J. S.; Gordon, M. S.; Defrees, D. J.; Pople, J. A., J Chem Phys 1982, 77, 3654.
69. Hehre, W. J.,;Ditchfie.R, Pople, J. A., J Chem Phys 1972, 56, 2257.
70. Grimme, S., J Comput Chem 2004, 25, 1463.
71. Weigend, F.; Furche, F.; Ahlrichs, R., J Chem Phys 2003, 119, 12753.
72. Rappoport, D.; Furche, F., J Chem Phys 2005, 122, 064105.
73. Bauernschmitt, R.; Ahlrichs, R., Chem Phys Lett 1996, 256, 454.
74. Beljonne, D.; Cornil, J.; Silbey, R.; Millie, P.; Bredas, J. L., J Chem Phys 2000, 112, 4749.
75. Fink, R. F.; Pfister, J.; Zhao, H. M.; Engels, B., Chem Phys 2008, 346, 275.
76. Helgaker, T.; Jorgensen, P.; Olsen, J., Molecular Electronic-Structure Theory; Wiley: Chichester, 2000.
77. Jensen, F., Introduction to Computational Chemistry; Wiley: Chichester, 2007.
78. Jacquemin, D.; Perpete, E. A.; Ciofini, I.; Adamo, C., Acc Chem Res 2009, 42, 326.
79. Tirado-Rives, J.; Jorgensen, W. L., J Chem Theory Comput 2008, 4, 297.
80. Kasha, M.; Rawls, H. R.; Bayoumi, M. A. E., Pure Appl Chem 1965, 11, 371.
81. Lefebvre-Brion, H.; Field, R., Perturbations in the Spectra of Diatomic Molecules; Academic Press, Inc.: Toronto, 1986.
82. Gangilenka, V. R.; Titova, L. V.; Smith, L. M.; Wagner, H. P.; DeSilva, L. A. A.; Gisslen, L.; Scholz, R., Phys Rev B 2010, 81, 155208.