基于DFT的低成本激发态对角化：光诱导电子与空穴转移
化学物理
2021-02-03 v1
摘要
激发态电子与空穴转移是光伏异质结处激子解离、电极处光诱导电荷转移以及光合反应中心电子转移等过程中的基本步骤。对应于电荷或激发局域物种（如局域激发态与电荷转移态）的对角态，为模拟和理解这些过程提供了物理直观的框架。然而，由绝热电子态获得准确的对角态及其耦合，若与低层级电子结构方法（如含时密度泛函理论（TDDFT））结合通常导致不准确的结果，而与高层级基于波函数的方法结合则带来极高的计算成本。本文提出一种基于DFT的对角化方案，{\Delta}-ALMO(MSDFT2)，其利用绝对局域分子轨道（ALMOs）直接构造对角态。我们证明，该方法将ALMO计算与{\Delta}SCF技术结合以构造电子激发对角态，并利用我们的MSDFT2方案获得其与电荷转移态的耦合，对于带电与中性体系中的激发态电子与空穴转移给出了准确结果，这些体系涉及DNA修复、给体-受体二元体中的电荷分离、发色团到溶剂的电子转移以及单线态裂变。这一直接从DFT准确高效构造激发态对角态并评估其耦合的框架，从而提供了一条模拟和阐明大型无序体系（如凝聚相中遇到的体系）中光诱导电子与空穴转移的途径。
引用
@article{arxiv.2011.04847,
title = {Excited state diabatization on the cheap using DFT: Photoinduced electron and hole transfer},
author = {Yuezhi Mao and Andres Montoya-Castillo and Thomas E. Markland},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.04847},
year = {2021}
}