Charge and energy transfer in functional molecular materials: spectroscopy and models

Un approccio congiunto sperimentale e teorico è stato proposto per la descrizione di alcune proprietà dei materiali molecolari funzionali. I sistemi investigati includono cromofori organici e metallorganici, sistemi a valenza mista, materiali molecolari bistabili, cristalli organici semiconduttori. I fenomeni di interesse spaziano dalle proprietà ottiche lineari e non lineari, trasferimento di carica e processi di trasporto di carica, trasferimento di energia, multistabilità. Diversi sistemi, con proprietà distinte, sono stati studiati per mezzo di varie tecniche, incluse misure spettroscopiche, modelli teorici e approcci computazionali. Le tecniche spettroscopiche includono assorbimento e fluorescenza standard, misurati prevalentemente in soluzione. Strumenti avanzati sono stati sviluppati per misure a bassa temperature e su soluzioni congelate, incluse tecniche di anisotropia di fluorescenza. Modelli a stati essenziali sono in grado di descrivere, per mezzo di pochi stati elettronici di base, l'accoppiamento con le vibrazioni e le coordinate di solvatazione polare. In una strategia di modellizzazione bottom-up, modelli a stati essenziali sviluppati per cromofori in soluzione sono il punto di partenza per la costruzione di modelli più complessi atti alla descrizione di sistemi dove diversi cromofori interagiscono per mezzo di forze elettrostatiche, inclusi assembly di cromofori e cristalli molecolari. In particolare modelli a stati essenziali offrono la base per costruire modelli per materiali molecolari bistabili, dove la natura cooperativa delle interazioni è descritta attraverso un trattamento mean-field delle interazioni elettrostatiche intermolecolari. Calcoli quantomeccanici sono stati sfruttati per supportare modelli a stati essenziali, ed un originale implementazione del codice INDO/S è stata sviluppata per affrontare il problema in un nuovo approccio a importanti tematiche: trasporto di carica in materiali organici molecolari e trasferimento di energia fra cromofori organici.