Kvázi egydimenziós pi-konjugált polimerek alacsony energiás optikai tulajdonságainak vizsgálata

Timár Máté IV. évf.

Konzulens: Dr. Legeza Örs, MTA Wigner FK, SZFI

A polimereket alacsony előállítási költségük, könnyű megmunkálhatóságuk és elektromos szigetelésük miatt bizonyos értelemben a fémek ellentéteként azonosíthatjuk. Azonban az 1970-es évek óta ez a kép a vezető polimerek megjelenésével megváltozott, mikor Hideki Shirikawa, Alan J. Heeger és Alan G. MacDermaid Nobel-díjas felfedezésükben azt találták, hogy a poliacetilén vezetőképessége dópolás segítségével oly mértékben növelhető, hogy az megközelíti a réz vezetőképességét. Ezzel olyan anyagot állítottak elő, melynek szabályozható a vezetőképessége, ami megnyitotta az utat a polimer optoelektronika fejlődése felé. Napjainkban a vezető polimerek fénykibocsátó diódák, elektrokromatikus eszközök, és fotovoltaikus rendszerek (pl. napelemek) alapanyagául szolgálnak. A vezető polimerek egyik kulcsfontosságú tulajdonsága, a konjugált kétszeres kötések jelenléte a szénatom gerincben. Ezekben az anyagokban a szénatomok között egyszeres és kétszeres kötések váltogatják egymást. A kötések tartalmaznak egy lokalizált szigma, kettős kötések esetén pedig egy delokalizált pi-kötést.

Munkám során megismertem az irodalomban található elméleti modelleket, amelyek a transz-poliacetilén tualjdonságainak leírására szolgálnak, illetve feltérképeztem a témábavágó kísérleti eredményeket is.

A dolgozatomban transz-poliacetilén alacsony energiás optikai tulajdonságait tanulmányozom. Megvizsgálom a transz-poliacetilén alacsony energiás gerjesztési spektrumát, az alapállapot geometriáját. Ezután analitikusan tanulmányozom a rendszerben megjelenő optikai fononokat a pi-elektronok figyelembe vétele nélkül a rácspotenciált harmonikusan közelítve, illetve később azok figyelembe vételével a rácspotenciál negyedrendű közelítésében. A fenti tulajdonságokat véges láncokon DMRG-algoritmus segítségével numerikusan is vizsgáltam, majd végesméret-skálázást végeztem. A dolgozat végén összehasonlítom a két megközelítés (analitikus és numerikus) eredményeit.

Irodalom:

[1] William Barford, Electronic and Optical Properties of Conjugated Polymers, Clarendon Press, Oxford (2005)

[2] Siegmar Roth, David Carroll, One-Dimensional Metals: Conjugated Polymers, Organic Crystals, Carbon Nanotubes, 2nd Edition , WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim (2004)

[3] Reinhard M. Noack, Salvatore R. Manmana, Diagonalization- and Numerical Renormalization-Group-Based Methods for Interacting Quantum Systems, arXiv:cond-mat/0510321

szerző

Timár Máté
fizika
nappali

konzulens

Dr. Legeza Örs
, (külső)

helyezés

Jutalom