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[综合交流] 在TADF等光电材料中,实验确定S1和T1能量的方法,以及三种能差的讨论!!!

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发表于 2018-12-28 05:51:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 seantan521 于 2018-12-28 05:58 编辑

如附图所示,目前绝大部分方法是通过低温77k下分别测量荧光和磷光,从而计算出s1和t1能量的。

首先实验方法常见的有两种,一种是取荧光和磷光波形,向短波测做切线,取切线和x轴的交点处的值,然后用1240除之得到能量(以下简称切线法,见得比较多),另一种简单粗暴的方法是直接以波峰处的值,然后用1240除之得到能量(以下简称波峰法),如图一所示。

其次单独看这个能差Δest,其实就分为三种,分别是垂直吸收能差,垂直发射能差和绝热能差。如图二所示。

我发现其实很多人这里多少都有些疑问。比如说切线法,波峰法得到的能差分别对应的是垂直吸收,垂直发射还是绝热能差?

考虑到三种能差的理论计算方法不同,值也不一样,通常分析tadf时三种能差哪种用的更普遍或者更能说明问题一点?


图一

图一

图二

图二

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发表于 2018-12-28 07:49:23 | 显示全部楼层
垂直吸收、垂直发射、绝热吸收/发射全都是为了理论处理方便而假想的过程,实际中根本不存在,这里提了
Gaussian中用TDDFT计算激发态和吸收、荧光、磷光光谱的方法
http://sobereva.com/314
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发表于 2018-12-28 08:45:40 | 显示全部楼层
如果发光来自于CT,则取切线,如果来自LE则取峰值。有振动精细光谱的取第一个峰的峰值。
不同的激发态形式采取不同的取值方式

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发表于 2018-12-28 14:28:19 | 显示全部楼层
你所谓de切线法,也就是文献里常说的edge,读取方法其实也有差异,比如切线有的是要求经过峰的左侧上升边的50%高度那个点,有的是过15%高度那个点。这就因人而异了,本人也不做实验,只取旁观态度,只要数据提取方法保持一致且明确说明,问题也不大。
光谱如果有振动精细结构,能观察到0-0振动峰,那就可以比较稳妥地取0-0峰,而不必取edge了。
之所以退而求其次取edge,就是因为光谱是个包,看不到振动峰,读不到0-0。edge数据可以视为0-0发射能的最高限,可以看作是0-0的估计值(最大可能值)。
个人认为,对于包峰取maximum点是错误的,比如你贴的文献。
还有一种dEst测试方法是动力学实验,测PLQY和温度的依赖关系,文献也颇为常见。

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发表于 2018-12-29 16:13:39 | 显示全部楼层
动力学实验就是测试krisc和1/T的关系曲线,通过拟合线性关系得到△Est,这个要求较高的测试设备。一般根据文献简化处理就行,没必要这么麻烦,实验通过测试或者计算能够证明即可,没有完全绝对的方法。

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 楼主| 发表于 2019-1-8 20:46:42 | 显示全部楼层
xaomidaxue 发表于 2018-12-28 08:45
如果发光来自于CT,则取切线,如果来自LE则取峰值。有振动精细光谱的取第一个峰的峰值。
不同的激发态形式 ...

但是在很多情况下,S1态为CT态,而T1态为LE态,按照这样,应该S1取切线,而T1取峰值么?可是好像没见过这样操作的例子哎?见得最多的还是都采用切线方法这种。

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 楼主| 发表于 2019-1-8 21:06:06 | 显示全部楼层
brothers 发表于 2018-12-28 14:28
你所谓de切线法,也就是文献里常说的edge,读取方法其实也有差异,比如切线有的是要求经过峰的左侧上升边的 ...

嗯嗯,老师解释的非常详实,确实切线法很多时候感觉人为误差挺大的,而第二种取峰值的方法见的确实很少。现在还有个问题,就是如果采用这种edge的切线法的话,得到的ΔEst “更类似” 于哪一种能差,垂直吸收,垂直发射还是绝热能差?我的感觉是PL发射峰的左侧切线经常和UV吸收峰的右侧切线交点接近,所以切线法得到的ΔEst更类似于垂直吸收的能差,一般也是这三种算法里,能差最大的一种,而我计算的绝热能差经常比切线法的实验值偏小不少。不知道这样理解对么?

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 楼主| 发表于 2019-1-8 21:11:15 | 显示全部楼层
xaomidaxue 发表于 2018-12-29 16:13
动力学实验就是测试krisc和1/T的关系曲线,通过拟合线性关系得到△Est,这个要求较高的测试设备。一般根据 ...

嗯,这种方法我们实验室暂时还做不了,Durham的Monkman组可以做。不过我也就是对能差有些疑惑,切线法其实也比较能说明问题了。

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 楼主| 发表于 2019-1-8 21:30:56 | 显示全部楼层
sobereva 发表于 2018-12-28 07:49
垂直吸收、垂直发射、绝热吸收/发射全都是为了理论处理方便而假想的过程,实际中根本不存在,这里提了
Gau ...

卢老师您好,我明白这三种能差都是理论方便而做的简化。但还是想知道,特别是切线法得到的能差,和哪一种更类似?因为这三种能差都是能计算出来的,选择哪一种能差和切线法得到的能差对比,会更接近或更有意义?比如,我计算的绝热能差总是比实验得到的能差小很多。我觉得切线法是不是应该更加类似于垂直吸收能差?因为PL发射峰的左侧切线经常和UV吸收峰的右侧切线交点接近,而切线法得到的那个值,理论上是发生能的最大值。

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发表于 2019-1-9 14:24:02 | 显示全部楼层
seantan521 发表于 2019-1-8 21:11
嗯,这种方法我们实验室暂时还做不了,Durham的Monkman组可以做。不过我也就是对能差有些疑惑,切线法其 ...

这个可以测试的,用FLS980或者horiba就可搞定,就是测试比较麻烦,测试成本高

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发表于 2019-1-11 11:10:09 | 显示全部楼层
seantan521 发表于 2019-1-8 20:46
但是在很多情况下,S1态为CT态,而T1态为LE态,按照这样,应该S1取切线,而T1取峰值么?可是好像没见过这 ...

请问一下老师,S1或者T1是CT还是LE怎么去判断呢?

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发表于 2019-1-11 14:37:30 | 显示全部楼层
seantan521 发表于 2019-1-8 21:06
嗯嗯,老师解释的非常详实,确实切线法很多时候感觉人为误差挺大的,而第二种取峰值的方法见的确实很少。 ...

如前所述,我认为切线法理论上只是在"没有振动分辨光谱"情况下的一种不得已而为之的方法。如果能得到振动分辨光谱,S1也好,T1也好,都应该区0-0峰的能量。没有的话再考虑edge。S和T一个有一个没有,那么有的那个也应该取0-0,并且说明取值的差异及这么做的原因。
既然edge是0-0的近似(发射光谱最高限),那么显然通过0-0或edge计算得到的dEst应该对应于Gaussian计算的绝热能差而不是垂直能差;或者现在由于G16可以很快地计算频率,你可以再考虑S1和T1的ZPE校正。加了ZPE校正的dEst理论上就跟你通过0-0或edge计算得到的dEst对应了。
你说的“PL发射峰的左侧切线经常和UV吸收峰的右侧切线交点接近”,这一点还是如上所述,发射光谱edge对应的是0-0发射的最高限,反过来,吸收光谱的edge对应的就是0-0吸收的最低限。假如你的分子变形不是很大,显然这两个edge会比较急接近。文献里为了获得0-0能,除了edge外,还有一个方法就是把发射光谱归一化到跟吸收光谱强度相同(好像是吧,有点忘记了,可以去文献里找找),然后读取吸收和发射光谱的交点能量,就认为是0-0。 这个方法跟你取两个edge是不是有点类似?
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发表于 2019-1-11 15:01:02 | 显示全部楼层
seantan521 发表于 2019-1-8 20:46
但是在很多情况下,S1态为CT态,而T1态为LE态,按照这样,应该S1取切线,而T1取峰值么?可是好像没见过这 ...

文献里并没有统一标准。我的回复的是基于光物理理论的,文献里怎么做就各有巧妙了,错误的或强为之解的例子多的是。我还听说过为了去凑计算数据而调整实验光谱解读方法的。在此不多做评论。
当然我并不是做光物理实验和测试的,限于学识,我的认识也可能不全对,欢迎学术讨论。
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 楼主| 发表于 2019-1-14 17:19:18 | 显示全部楼层
bryan-chen 发表于 2019-1-11 11:10
请问一下老师,S1或者T1是CT还是LE怎么去判断呢?

详见下方brothers老师的回复

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 楼主| 发表于 2019-1-14 17:24:08 | 显示全部楼层
brothers 发表于 2019-1-11 14:37
如前所述,我认为切线法理论上只是在"没有振动分辨光谱"情况下的一种不得已而为之的方法。如果能得到振动 ...

嗯嗯,谢谢老师。我一直不太清楚edge得到的能差类似于垂直能差还是绝热能差,这下明白了!还有个小问题,大家平时经常说的垂直能差,到底是垂直吸收能差还是垂直发射能差呀?
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