High-Throughput Screening to Enhance D- π -A Interaction in Functional Materials: Exploring the Synergistic Effects and Applications. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF PhD_Dissertation_Haroon_F.pdf Restricted to Repository staff only until 30 November 2023. Download (6MB)

Arabic Abstract

تشير المواد الوظيفية إلى تلك المواد التي لها وظائف محددة من خلال تأثيرات الضوء والكهرباء والمغناطيسية والحرارة والكيمياء والكيمياء الحيوية. لا يتم التعرف عليها فقط بسبب خصائصها الميكانيكية ولكن أيضًا لخصائصها الفيزيائية أو الكيميائية أو الفيزيائية الكيميائية. يمكن للمنبهات الخارجية الصغيرة مثل درجة الحرارة والمجال الكهربائي والمغناطيسي تحديث خصائصها. لهذا السبب ، يتم استخدامها على نطاق واسع في العرض والذاكرة والاتصالات. من بين عدة أنواع من المواد الوظيفية ، تعتبر المواد البصرية غير الخطية (NLO) والمواد الكهروضوئية للخلايا الشمسية العضوية موضع اهتمامنا. المواد الوظيفية NLO هي مواد للإشعاع الشديد ويمكن أن تظهر سلوكًا أسيًا للضوء. المواد الوظيفية للخلايا الشمسية هي نوع من أشباه الموصلات الكهروضوئية التي تستخدم ضوء الشمس لتوليد الكهرباء مباشرة وهي مصدر جيد للطاقة الخضراء. في هذا البحث ، تم فحص تأثير العديد من المقاطع العضوية المانحة / المتوافقة و π ‐ على فروق الطاقة بين الإثارات المحلية وحالات القميص وكذلك حالات نقل الشحنة الثلاثية (CT) لضبط خصائص المواد عن طريق توظيف تقنيات افتراضية عالية الإنتاجية بمساعدة الحسابات الكيميائية الكمومية على مجموعة متنوعة من جزيئات D-π ‐ A. جميع المركبات المدروسة عبارة عن مواد وظيفية ممتازة ذات خصائص ضوئية ضوئية غير خطية فعالة. هناك تأثير كبير على الخصائص الفيزيائية الضوئية وخصائص نقل الشحنة من خلال تطبيق متقبل إلكترون قوي أو إلكترون مع مجموعة رسم سواء على مجموعة متقبل الطرفية أو عن طريق إجراء تعديلات التجسير. من بين خمسة مشاريع ، تمت دراسة الأول (الفصل 2) للاستجابة الضوئية غير الخطية وأربعة مشاريع (الفصل 3 إلى 6) مصممة لتطبيقات الطاقة الكهروضوئية وتطبيقات امتصاص الضوء. نأمل أن تكون مركباتنا المصممة نظريًا مفيدة للعلماء التجريبيين لتجميع المركبات بكفاءة تحويل عالية وخصائص كبيرة لحصاد الضوء

English Abstract

Functional materials refer to those materials that have specific functions through the effects of light, electricity, magnetism, heat, chemistry, and biochemistry. They are not only recognized for their mechanical but also for physical, chemical, or physicochemical properties. Small external stimuli like temperature, electric and magnetic field can update their properties. Due to this reason, they are widely used in display, memory, and telecommunications. Among several types of functional materials, nonlinear optical (NLO) materials and photovoltaic materials for organic solar cells are of our interest. NLO functional materials are the materials of intense radiation and can exhibit exponential behavior of light. Solar cell functional materials are kind of photoelectric semiconductors that use sunlight to directly generate electricity and are good source of green energy. In the present research, the influence of several donor/acceptor and π‐bridging conjugated organic segments on the energy differences between local excitations and singlet as well as triplet charge‐transfer (CT) states have been examined to fine tune the properties of materials by employing virtual high-throughput techniques with the help of quantum chemical calculations on variety of D-π‐A molecules. All the studied compounds are excellent functional materials with efficient photovoltaic and nonlinear optical properties. There is a significant effect on the photophysical and charge transport properties by applying strong electron acceptor or electron with drawing group whether on the terminal acceptor moity or by doing bridging modifications. Among five projects, first one (chapter 2) is studied for nonlinear optical response and four projects (chapter 3 to 6) are designed for photovoltaic and light absorption applications. We are hopeful that our theoretically designed compounds will be helpful for experimental scientists to synthesize the compounds high conversion efficiency and significant light harvesting properties

Item Type:	Thesis (PhD)
Subjects:	Chemistry
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemistry
Committee Advisor:	Tawfik, Saleh
Committee Members:	Basheer, Chanbasha and Nisar, Ullah and Abddulaziz, A Saadi and Abdulrehman, Al-Betar
Depositing User:	MUHAMMAD HAROON (g201806860)
Date Deposited:	04 Dec 2022 11:14
Last Modified:	04 Dec 2022 11:14
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142244