Published January 1, 2022 | Version v1
Publication

Theoretical probing of 3d nano metallic clusters as next generation non-linear optical materials

  • 1. University of Gujrat
  • 2. University of Bamenda
  • 3. Altınbaş University

Description

The excess electron containing compounds have exceptional initial hyper polarizabilities (σ), making them promising nominees for next generation non-linear optical materials. We investigated the geometric, thermodynamic, electrical, and nonlinear optical aspects of a highly strained, theoretically designed metallic cluster (MC), (Fe3Se2(CO)8, in this paper. The designed MC was thermally stable. Estimated ionization energy was used to characterize electrical stability nature (IE). Moreover, the significantly reduced EH–L values reflected the MC with its outstanding characteristics. The maximum absorption (λmax) for computed absorption of electronic transitions was estimated between 327 nm and 340 nm and HOMO → LUMO transitions were found to be the dominant electronic transition band in the UV–Vis spectral region. When comparing to the excited spectrum, the stimulated spectrum appeared to be substantially blue-shifted, with a wide band between 400 and 700 nm. It had the hyperpolarizability values of up to 4.3 × 104 au, resulting in a significant drop in excited state and higher hyperpolarizability values. Using the traditional two-level model, the resulting first hyperpolarizability was also explained. In this MC, the projections of hyperpolarizability on dipole moment coincided with overall hyperpolarizability, showing unidirectional charge transfer with polarizability at four basis sets (B3LYP, CAM-B3LYP, WB97XD and PBEPBE). The static second hyperpolarizability (β) value of the examined MC was higher. The recent discovery, we feel, can provide inspiration for further research into alternative excess electron first row transition MC for NLO applications.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تتميز المركبات الزائدة المحتوية على الإلكترون بفرط الاستقطاب الأولي الاستثنائي (σ)، مما يجعلها مرشحة واعدة للجيل القادم من المواد البصرية غير الخطية. لقد درسنا الجوانب الهندسية والديناميكية الحرارية والكهربائية وغير الخطية لمجموعة معدنية شديدة التوتر ومصممة نظريًا (MC)، (Fe3Se2 (CO)8، في هذه الورقة. كان MC المصمم مستقرًا حراريًا. تم استخدام طاقة التأين المقدرة لوصف طبيعة الاستقرار الكهربائي (IE). علاوة على ذلك، عكست قيم EH - L المخفضة بشكل كبير MC بخصائصه المتميزة. تم تقدير الحد الأقصى للامتصاص (λmax) للامتصاص المحسوب للتحولات الإلكترونية بين 327 نانومتر و 340 نانومتر وتم العثور → على تحولات هومو لومو لتكون نطاق الانتقال الإلكتروني السائد في المنطقة الطيفية للأشعة فوق البنفسجية. عند المقارنة مع الطيف المستثار، يبدو أن الطيف المحفز قد تحول إلى اللون الأزرق إلى حد كبير، مع نطاق عريض بين 400 و 700 نانومتر. كانت قيم فرط الاستقطاب تصل إلى 4.3 × 104 وحدة فلكية، مما أدى إلى انخفاض كبير في الحالة المثارة وارتفاع قيم فرط الاستقطاب. باستخدام النموذج التقليدي ذي المستويين، تم شرح أول فرط استقطاب ناتج أيضًا. في MC هذا، تزامنت توقعات فرط الاستقطاب على عزم ثنائي القطب مع فرط الاستقطاب الكلي، مما يدل على نقل الشحنة أحادي الاتجاه مع الاستقطاب عند أربع مجموعات أساسية (B3LYP و CAM - B3LYP و WB97XD و PBEPBE). كانت قيمة فرط الاستقطاب الثانية الثابتة (β) لـ MC الذي تم فحصه أعلى. نشعر أن الاكتشاف الأخير يمكن أن يوفر مصدر إلهام لمزيد من البحث في بديل انتقال الإلكترون الزائد في الصف الأول MC لتطبيقات المرصد الوطني للعمل.

Translated Description (French)

Les composés contenant des électrons en excès ont des hyper polarisabilités initiales (σ) exceptionnelles, ce qui en fait des candidats prometteurs pour les matériaux optiques non linéaires de prochaine génération. Nous avons étudié les aspects géométriques, thermodynamiques, électriques et optiques non linéaires d'un amas métallique (MC) hautement contraint et théoriquement conçu, (Fe3Se2(CO)8, dans cet article. Le MC conçu était thermiquement stable. L'énergie d'ionisation estimée a été utilisée pour caractériser la nature de la stabilité électrique (IE). De plus, les valeurs EH–L considérablement réduites reflétaient le MC avec ses caractéristiques exceptionnelles. L'absorption maximale (λmax) pour l'absorption calculée des transitions électroniques a été estimée entre 327 nm et 340 nm et les transitions HOMO → LUMO se sont avérées être la bande de transition électronique dominante dans la région spectrale UV–Vis. En comparaison avec le spectre excité, le spectre stimulé semblait être sensiblement décalé vers le bleu, avec une large bande entre 400 et 700 nm. Il avait des valeurs d'hyperpolarisabilité allant jusqu'à 4,3 × 104 au, ce qui entraînait une baisse significative de l'état excité et des valeurs d'hyperpolarisabilité plus élevées. En utilisant le modèle traditionnel à deux niveaux, la première hyperpolarisabilité résultante a également été expliquée. Dans ce MC, les projections de l'hyperpolarisabilité sur le moment dipolaire coïncidaient avec l'hyperpolarisabilité globale, montrant un transfert de charge unidirectionnel avec une polarisabilité à quatre ensembles de base (B3LYP, CAM-B3LYP, WB97XD et PBEPBE). La seconde valeur d'hyperpolarisabilité statique (β) de la MC examinée était plus élevée. La découverte récente, nous pensons, peut fournir une source d'inspiration pour d'autres recherches sur les MC de transition de première rangée d'électrons en excès alternatifs pour les applications NLO.

Translated Description (Spanish)

Los compuestos que contienen exceso de electrones tienen hiperpolarizabilidades iniciales excepcionales (σ), lo que los convierte en candidatos prometedores para los materiales ópticos no lineales de próxima generación. Investigamos los aspectos geométricos, termodinámicos, eléctricos y ópticos no lineales de un cúmulo metálico (MC) altamente deformado y diseñado teóricamente, (Fe3Se2(CO)8, en este documento. El MC diseñado era térmicamente estable. La energía de ionización estimada se utilizó para caracterizar la naturaleza de estabilidad eléctrica (IE). Además, los valores de EH–L significativamente reducidos reflejaban el MC con sus características sobresalientes. La absorción máxima (λmax) para la absorción calculada de transiciones electrónicas se estimó entre 327 nm y 340 nm y se encontró que las transiciones HOMO → Lumo eran la banda de transición electrónica dominante en la región espectral UV–Vis. Al compararlo con el espectro excitado, el espectro estimulado parecía estar sustancialmente desplazado hacia el azul, con una banda ancha entre 400 y 700 nm. Tenía los valores de hiperpolarizabilidad de hasta 4.3 × 104 au, lo que resultó en una caída significativa en el estado excitado y mayores valores de hiperpolarizabilidad. Utilizando el modelo tradicional de dos niveles, también se explicó la primera hiperpolarizabilidad resultante. En este MC, las proyecciones de hiperpolarizabilidad en el momento dipolar coincidieron con la hiperpolarizabilidad general, mostrando una transferencia de carga unidireccional con polarizabilidad en cuatro conjuntos básicos (B3LYP, CAM-B3LYP, WB97XD y PBEPBE). El segundo valor de hiperpolarizabilidad estática (β) del MC examinado fue mayor. Creemos que el reciente descubrimiento puede servir de inspiración para futuras investigaciones sobre el MC de transición de la primera fila de electrones en exceso alternativo para aplicaciones nlo.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الفحص النظري للمجموعات المعدنية النانوية ثلاثية الأبعاد كمواد بصرية غير خطية من الجيل التالي
Translated title (French)
Sondage théorique des amas nanométriques 3D en tant que matériaux optiques non linéaires de nouvelle génération
Translated title (Spanish)
Sondeo teórico de clústeres nanometálicos 3D como materiales ópticos no lineales de próxima generación

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4308523095
DOI
10.1016/j.rechem.2022.100627

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1996224669
  • https://openalex.org/W2013273630
  • https://openalex.org/W2023271753
  • https://openalex.org/W2054729462
  • https://openalex.org/W2062852634
  • https://openalex.org/W2198135381
  • https://openalex.org/W2333719796
  • https://openalex.org/W2337553364
  • https://openalex.org/W2591553871
  • https://openalex.org/W2597313191
  • https://openalex.org/W2767533545
  • https://openalex.org/W2788182175
  • https://openalex.org/W2790268045
  • https://openalex.org/W2796114462
  • https://openalex.org/W2809345381
  • https://openalex.org/W2809548271
  • https://openalex.org/W2890937691
  • https://openalex.org/W2912727841
  • https://openalex.org/W2923541034
  • https://openalex.org/W2990925291
  • https://openalex.org/W2990960560
  • https://openalex.org/W3074431560
  • https://openalex.org/W3120002539
  • https://openalex.org/W3159616443
  • https://openalex.org/W3182355012
  • https://openalex.org/W3200857720
  • https://openalex.org/W3207270985
  • https://openalex.org/W3211182528
  • https://openalex.org/W3211305837
  • https://openalex.org/W3216361520
  • https://openalex.org/W4221087153