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Investigation analysis of optoelectronic and structural properties of cis‐ and trans‐structures of azo dyes: density functional theory study
Journal of Physical Organic Chemistry ( IF 1.9 ) Pub Date : 2021-01-11 , DOI: 10.1002/poc.4183 Shamsa Bibi 1 , Mehwish Khan 1 , Shafiq ur‐Rehman 1 , Muhammad Yaseen 2 , Shabbir Muhammad 3 , Raziya Nadeem 1 , Nazish Jahan 1 , Saima Noreen 1 , Misbah 1
Journal of Physical Organic Chemistry ( IF 1.9 ) Pub Date : 2021-01-11 , DOI: 10.1002/poc.4183 Shamsa Bibi 1 , Mehwish Khan 1 , Shafiq ur‐Rehman 1 , Muhammad Yaseen 2 , Shabbir Muhammad 3 , Raziya Nadeem 1 , Nazish Jahan 1 , Saima Noreen 1 , Misbah 1
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As azo dyes act as photoisomers, upon the UV–visible light fall the cis configuration azo dye transforms into trans. In this work, a series of four cis–trans isomers of aminoazobenzene based derivatives consist of dipropylamine as electron‐donating and different electron‐withdrawing groups (–OH, –NH2, –CN, and –NO2) have been investigated theoretically for solar cells applications. Optoelectronic and structural properties of the designed molecules are studied at PBE1PBE/6‐31+G** level of theory using density functional theory (DFT) and time‐dependent density functional theory (TD‐DFT). The use of different electron‐withdrawing groups has significantly affected the structural properties of all 1‐4 trans and cis molecules. Among all investigated molecules, 4‐trans and 4‐cis molecules have shown smaller energy gap (Eg) of 2.91 and 2.69 eV, respectively. Absorption spectra of 4‐trans and 4‐cis dyes have shown a prominent redshift of λmax at 542 and 528 nm, respectively with π–π* transitions. The reorganization energy analysis has indicated that 1‐trans, 2‐trans, and 4‐trans molecules would act as good hole transfer materials. Hence, it is concluded that different electron‐withdrawing groups influence the structural and optoelectronic properties. Thus, it is proved that these designed azo‐based derivatives can act as high‐performance and potential candidates for organic dye‐sensitized solar cells.
中文翻译：
偶氮染料顺式和反式结构的光电和结构性质的研究分析：密度泛函理论研究
当偶氮染料充当光异构体时，在紫外可见光落下时，顺式构型偶氮染料会转变为反式。在这项工作中，一系列基于氨基偶氮苯的衍生物的四个顺反异构体由作为供电子基的二丙胺和不同的吸电子基团（-OH，-NH 2，-CN和-NO 2组成）组成。理论上已经针对太阳能电池应用进行了研究）。使用密度泛函理论（DFT）和时变密度泛函理论（TD-DFT）在PBE1PBE / 6-31 + G **的理论水平上研究了设计分子的光电和结构性质。使用不同的吸电子基团会显着影响所有1-4反式和顺式分子的结构特性。在所有研究的分子中，4反式和4顺式分子的能隙（Eg）分别为2.91和2.69 eV。4反式和4顺式染料的吸收光谱显示出λmax的显着红移在542和528 nm处分别具有π–π *跃迁。重组能分析表明，1反式，2反式和4反式分子将充当良好的空穴传输材料。因此，可以得出结论，不同的吸电子基团会影响结构和光电性能。因此，证明了这些设计的基于偶氮的衍生物可以作为有机染料敏化太阳能电池的高性能和潜在候选者。
更新日期：2021-01-11
中文翻译：
偶氮染料顺式和反式结构的光电和结构性质的研究分析：密度泛函理论研究
当偶氮染料充当光异构体时，在紫外可见光落下时，顺式构型偶氮染料会转变为反式。在这项工作中，一系列基于氨基偶氮苯的衍生物的四个顺反异构体由作为供电子基的二丙胺和不同的吸电子基团（-OH，-NH 2，-CN和-NO 2组成）组成。理论上已经针对太阳能电池应用进行了研究）。使用密度泛函理论（DFT）和时变密度泛函理论（TD-DFT）在PBE1PBE / 6-31 + G **的理论水平上研究了设计分子的光电和结构性质。使用不同的吸电子基团会显着影响所有1-4反式和顺式分子的结构特性。在所有研究的分子中，4反式和4顺式分子的能隙（Eg）分别为2.91和2.69 eV。4反式和4顺式染料的吸收光谱显示出λmax的显着红移在542和528 nm处分别具有π–π *跃迁。重组能分析表明，1反式，2反式和4反式分子将充当良好的空穴传输材料。因此，可以得出结论，不同的吸电子基团会影响结构和光电性能。因此，证明了这些设计的基于偶氮的衍生物可以作为有机染料敏化太阳能电池的高性能和潜在候选者。
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