The effect of symmetry of a molecule electronic density on the dipole moment of unit cell and hole conductivity of thin polycrystalline films of anthrone and anthraquinone.

Abstract

The electronic structure of anthrone and anthraquinone molecules in the gas state and in the simulated crystal unit cell were calculated with time dependent-density functional theory (TD-DFT) method. The values of dipole moment of single molecule and of single crystal unit cell were also determined with TD-DFT method. The results of TD-DFT were compared with known crystal structures of both compounds [1,2]. For both molecules it was observed improvement of matching the length of corresponding bonds when calculated for the unit cell. Unexpectedly high value of dipole moment was calculated for the single unit cell of anthrone. This fact can be responsible for the nano-dimension properties of anthrone as the carriers mobility or high boiling point.

Metodą TD-DFT obliczono strukturę elektronową cząsteczek oraz wartości momentu dipolowego komórek elementarnych dla antronu i antrachinonu. Zaobserwowano wpływ pola krystalicznego na zmianę długości wiązań w szkielecie antracenowym, który to obliczono metodą TD-DFT dla cząsteczek obu związków w fazie krystalicznej. Doświadczalnie określono wpływ obecności momentu dipolowego komórki elementarnej na ruchliwość dryftową nośników ładunków dla dwu aromatycznych związków wielopierścieniowych, antronu i antrachinonu krystalizujących w podobnej sieci krystalicznej C2h 5(P21/a), ale różniących się symetrią cząsteczki. W przypadku antronu, posiadającego niecentrosymetryczne cząsteczki, okazało się, że własności tego materiału są związane z jego rozmiarami. Mikroskopowe oddziaływania mające swoje odzwierciedlenie zarówno w wyznaczonej eksperymentalnie bardzo wysokiej temperaturze wrzenia, jak i w wynikach obliczeń momentu dipolowego pojedynczej komórki elementarnej antronu są związane z możliwością zwiększenia aromatyczności cząsteczek tego związku w fazie stałej. Wydaje się, że jest to przyczyną zwiększonej ruchliwości dziur w przypadku antronu w porównaniu do ruchliwości dziur w antrachinonie (o cząsteczkach centrosymetrycznych).