• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.251-262
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• 2014

최근 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diodes; OLED)가 각광받고 있어 이를 개발하기 위한 좀 더 효율적이고 실용적인 OLED 구조의 예측이 필요해지고 있다. 본 연구는 가장 기초적인 OLED dye의 형태인 $Ru(bpy){_3}^{2+}$와 그와 유사한 구조의 발광 물질이 전기화학발광(ECL) 현상을 통해 방출하는 빛의 특성을 계산하는 것을 목적으로 한다. EDISON 화학 서버의 GAMESS 프로그램을 사용하여 $Ru(bpy){_3}^{2+}$와 유도체들의 바닥상태(ground state)와 첫 번째 들뜬 상태(first excited state)를 계산하였다. Basis set으로는 MINI와 3-21G 혹은 SBKJC를 사용하였다. 들뜬 상태 계산은 configuration interaction with single excitation(CIS)을 이용하여 단일항(singlet)과 삼중항(triplet) 상태에서 바닥과 들뜬 상태의 최적 구조에 대한 계산을 수행하였다. 다양한 방법으로 방출 파장을 계산한 결과를 바탕으로 $Ru(bpy){_3}^{2+}$와 다양한 유도체들의 에너지 계산에 어떤 방법이 효율적으로 적용될 수 있을지 탐색하였다. 같은 계산방법들이 중심 금속이 이리듐(Ir)인 분자에도 적용이 될 수 있을지 알아보기 위해 $lr(mppy)_3$에도 적용하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 방식은 시간을 절약하고 더 효율적인 $Ru(bpy){_3}^{2+}$ 유도체 계산에도 사용할 수 있을 것이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• v.30 no.1
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• pp.205-213
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• 2009

This study reports on the geometry optimizations and electronic structure calculations for methyl pyropheophorbide (MPPa), tropolonyl methyl pyropheophorbides (TMPPa, ITMPPa), and cationic tropolonyl methyl pyropheophorbides ($TMPPa^+{{\cdot}BF_4}^-,\;ITMPPa^+{{\cdot}BF_4}^-,\;TMPPa^+,\;and\;ITMPPa^+$) using Local Spin Density Approximation (LSDA/ 6-31G*) and the Restricted Hatree-Fock (RHF/6-31G*) level theory. From the calculated results, we found that substituted cationic tropolonyl groups have larger structural effects than those of substituted neutral tropolonyl groups. The order of structural change effects is $ITMPPa^+ > ITMPPa^+{{\cdot}BF_4}^-$ > ITMPPa, as a result of the isopropyl group. Because it is an electron-releasing group, the substituted isopropyl group electronic effect on a 3-position tropolone increases the Highest Occupied Molecular Orbital and Lowest Unoccupied Molecular Orbital (HOMO-LUMO) energy gap. It was constituted that the larger the cationic characters of these photosensitizers, the smaller the HOMOLUMO band gaps are. The orbital energies of the cationic systems and the ions are stronger than those of a neutral system because of a strong electrostatic interaction. However, this stabilization of orbital energies are counteracted by the distortion of chlorin macrocycle, which results in a large destabilization of chlorin-based compound HOMOs and smaller destabilization of LUMOs as shown in TMPPa (ITMPPa), $TMPPa^+{{\cdot}BF_4}^- (ITMPPa^+{{\cdot}BF_4}^-),\;and\;TMPPa^+\;(ITMPPa^+)$ of Figure 6 and Table 6-7. These results are in reasonable agreement with normal-coordinate structural decomposition (NSD) results. The HOMO-LUMO gap is an important factor to consider in the development of photodynamic therapy (PDT).