有機(jī)功能分子器件電子輸運(yùn)性質(zhì)的第一性原理研究的開題報(bào)告一、選題依據(jù)有機(jī)功能分子器件在光電轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)信息、傳感、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。電子輸運(yùn)性質(zhì)是有機(jī)功能分子器件中的關(guān)鍵問題之一。因此，通過第一性原理計(jì)算方法深入研究有機(jī)分子的電子結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)機(jī)制，對于理清這些功能分子器件的電子輸運(yùn)行為，有著重要的理論指導(dǎo)意義，也為其性能的優(yōu)化提供基礎(chǔ)。二、研究目的和意義有機(jī)分子器件的研發(fā)越來越得到重視，其研究具有重要的理論與應(yīng)用價(jià)值。本研究旨在采用第一性原理計(jì)算方法，系統(tǒng)研究有機(jī)分子的電子結(jié)構(gòu)、電荷傳輸、輸運(yùn)機(jī)制等性質(zhì)，為有機(jī)功能分子器件的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供有力的理論指導(dǎo)與基礎(chǔ)研究支撐。同時(shí)，研究結(jié)果也將為新型有機(jī)電子材料的合成和應(yīng)用提供啟示。三、研究內(nèi)容和研究方法本研究的主要內(nèi)容包括：1.有機(jī)分子的基本結(jié)構(gòu)和電子能帶結(jié)構(gòu)的計(jì)算2.有機(jī)分子的電荷傳輸、電子布居分布、能級結(jié)構(gòu)等性質(zhì)的研究3.有機(jī)分子在不同受體宿主界面中的電子輸運(yùn)機(jī)制研究4.基于研究結(jié)果的有機(jī)分子器件優(yōu)化設(shè)計(jì)本研究采用第一性原理計(jì)算方法，包括密度泛函理論（DFT）、非彈性輸運(yùn)理論（NEGF）等，進(jìn)行有機(jī)分子的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算和輸運(yùn)性質(zhì)研究。同時(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證，以提高計(jì)算結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。四、預(yù)期成果和進(jìn)度安排本研究預(yù)計(jì)取得以下成果：1.系統(tǒng)總結(jié)和分析有機(jī)分子的電子結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)機(jī)制，揭示其電子輸運(yùn)性質(zhì)的內(nèi)在規(guī)律；2.建立有機(jī)分子在不同受體宿主界面中的電子輸運(yùn)模型，提出應(yīng)對有機(jī)分子器件設(shè)計(jì)中的現(xiàn)有問題的解決方案；3.發(fā)表若干研究論文，提出合理且正確的建議和設(shè)計(jì)指南，為實(shí)際應(yīng)用培養(yǎng)人才。進(jìn)度安排：第一年：學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)力學(xué)、量子力學(xué)等相關(guān)課程。學(xué)習(xí)第一性原理計(jì)算方法及相關(guān)軟件的使用。開始進(jìn)行有機(jī)分子的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算。第二年：優(yōu)化有機(jī)分子的計(jì)算模型，深入研究電荷傳輸、電子布居分布等性質(zhì)，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證。第三年：研究有機(jī)分子在不同受體宿主界面中的電子輸運(yùn)機(jī)制，進(jìn)行電子輸運(yùn)模型的構(gòu)建和優(yōu)化設(shè)計(jì)。寫作、審閱論文，并發(fā)表有關(guān)研究成果的相關(guān)論文。五、參考文獻(xiàn)1.XiongW.,ZhaoY.&etal.Tuningthestructuralandelectronicpropertiesofgrapheneoxidethroughcationicfunctionalization.JournalofMaterialsChemistryA.2015.52.李志鴻,陳光芝,楊福初.金屬-有機(jī)分子-金屬非彈性電子輸運(yùn)的理論研究[J].物理學(xué)報(bào).2011;(12):122101.3.KiguchiM.,MasuokaK.&etal.,TaniguchiM.Largethird-orderopticalsusceptibilityofπ-electronicmolecules.JournaloftheAmericanChemicalSociety.1992.114(12):4968-4970.4.ReedMA.,ZhouC.&etal.