DFT-assisted design of curcumin-based donor-π-bridge-acceptor molecular structures: Advancing nonlinear optical materials and sustainable organic solar cells
Notice bibliographique
Résumé
This study explores the theoretical design of novel curcumin-based structures with enhanced nonlinear optical (NLO) characteristics. By systematically substituting hydroxyl (OH) functionalities in bisdemethoxycurcumin (BdMC) with various donor and acceptor functionalities at the edges of the π-bridge backbone, we constructed 12 different derivatives. Density-functional theory (DFT) and time-dependent DFT (TD-DFT) calculations were performed at the B3LYP/6-311++G(d,p) and CAM-B3LYP/6-311++G(d,p) levels to analyze the optoelectronic properties. The introduction of donors and acceptors significantly improved NLO characteristics. Notably, BdMC-1 (N(C 2 H 5 ) 2 -π-bridge-NO 2 ) exhibited a remarkable enhancement in NLO responses, with the average polarizability (<α>) and the first hyperpolarizability (β tot ) increasing from 465.3 to 660.9 (a.u.) and 14254.4 to 143487.6 (a.u.), respectively. UV–Vis spectroscopy showed BdMC-1 as the most red-shifted compound, with a maximum wavelength (λ max ) of 431.1 nm, the lowest optical bandgap of 2.88 eV, and an ultrahigh light harvesting efficiency (LHE) of 97.4%. The designed compounds exhibited narrower HOMO-LUMO electronic bandgaps (as low as 2.08 eV) compared to BdMC (3.32 eV), contributing to the improved NLO responses. Natural bond orbital (NBO) analysis confirmed the formation of a charge separation state, facilitating effective electron migration from donors to acceptors through the π-bridge. Additionally, using BdMC-based materials as acceptors in organic solar cells (OSCs) yielded open-circuit voltages (Voc) from 1.62 to 2.23 V, fill factors (FF) above 90%, and low exciton binding energies (E e−b ) in the range of 0.08 to 0.80 eV.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
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 ».