Symmetry based molecular design for triplet excitation and optical spin injection

文献情報

出版日 2019-08-02
DOI 10.1039/C9CP03384J
インパクトファクター 3.676
著者

Anna A. Szumska, Henning Sirringhaus, Jenny Nelson


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要旨

Spintronics, as a relatively new scientific field, is developing rapidly together with our understanding of spin related phenomena and spin manipulation. One of the challenges in the field is spin injection, which has been achieved optically in inorganic crystalline semiconductors, but not yet in organic semiconductors. Here, we introduce an approach whereby we apply group theory and computational methods to design molecular materials in which spin can be injected optically via circularly polarized light (CPL). Our approach is based on the use of group theory and double group theory to identify families of molecules whose symmetry satisfies design rules for optical excitation of triplets of particular properties. Employing such screening prior to detailed calculation can accelerate design by first identifying any structures that fail some criterion on grounds of symmetry. Here, we show using group theory and computational methods that particular families of molecules possess a low lying triplet state that can be excited with circularly polarized light causing spin polarization of an excited electron. Such structures are of potential interest for organic or molecular spintronics. We present an efficient procedure to identify candidate point groups and determine the excited state symmetry using group theory, before full calculation of excited states using relativistic quantum chemistry.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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