Why Do TD-DFT Excitation Energies of BODIPY/Aza-BODIPY Families Largely Deviate from Experiment? Answers from Electron Correlated and Multireference Methods
Notice bibliographique
Résumé
The vertical excitation energies of 17 boron-dipyrromethene (BODIPY) core structures with a variety of substituents and ring sizes are benchmarked using time-dependent density functional theory (TD-DFT) with nine different functionals combined with the cc-pVTZ basis set. When compared to experimental measurements, all functionals provide mean absolute errors (mean AEs) greater than 0.3 eV, larger than the 0.1-0.3 eV differences typically expected from TD-DFT. Due to the high linear correlation of TD-DFT results with experiment, most functionals can be used to predict excitation energies if corrected empirically. Using the CAM-B3LYP functional, 0-0 transition energies are determined, and while the absolute difference is improved (mean AE = 0.478 eV compared to 0.579 eV), the correlation diminishes substantially (R(2) = 0.961 to 0.862). Two very recently introduced charge transfer (CT) indices, q(CT) and d(CT), and electron density difference (EDD) plots demonstrate that CT does not play a significant role for most of the BODIPYs examined and, thus, cannot be the source of error in TD-DFT. To assess TD-DFT methods, vertical excitation energies are determined utilizing TD-HF, configuration interaction CIS and CIS(D), equation of motion EOM-CCSD, SAC-CI, and Laplace-transform based local coupled-cluster singles and approximate doubles LCC2* methods. Moreover, multireference CASSCF and CASPT2 vertical excitation energies were also obtained for all species (except CASPT2 was not feasible for the four largest systems). The SAC-CI/cc-pVDZ, LCC2*/cc-pVDZ, and CASPT2/cc-pVDZ approaches are shown to have the smallest mean AEs of 0.154, 0.109, and 0.100 eV, respectively; the utility of the LCC2* approach is demonstrated for eight extended BODIPYs and aza-BODIPYs. We found that the problems with TD-DFT arise from difficulties in dealing with the differential electron correlation (as assessed by comparing CCS, CC2, LR-CCSD, CCSDR(T), and CCSDR(3) vertical excitation energies for five compounds) and from contributions of multireference character and double excitations (from analysis of the CASSCF wave functions).
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,007 | 0,017 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».