Published January 1, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

Excited state dependent fast switching NLO behavior investigation of sp hybridized donor crystal as D-π-A push–pull switches

Creators

  • 1. Altınbaş University
  • 2. Marmara University
  • 3. University of Gujrat
  • 4. Beijing Institute of Technology
  • 5. University of Bamenda
  • 6. Government College University, Lahore
  • 7. King Saud University

Description

This research focused on the investigating electronic and optical properties of designed chromophores (TPTP1-TPTP5) to involve their comprehensive analysis, including geometry optimization, UV–Vis spectroscopy, analysis of the transition density matrix (TDM), and exploration of their nonlinear optical (NLO) responses. The chromophore TPTP1 and TPTP2 exhibit significant transitions, making them suitable for optical switching applications. The chromophore TPTP5 stood out with high values for linear polarizability (<α0>, 8.53 × 10-24 esu), first order polarizability β0 (3.86 × 10-24 esu), and second order hyperpolarizability (γ0, 6.41 × 10-24 esu), making it notable for its nonlinear optical response. A positive correlation was observed between their vertical ionization potential (VIP) and the γ0 related NLO response, indicating that higher VIP values correspond to stronger γ0 responses. Their UV–Vis spectroscopy was employed to examine the absorption properties of the chromophores, revealing the wavelengths (λmax) at which they absorbed light and their potential for light harvesting applications. The analysis of the TDM allowed for a deeper understanding of the redistribution of electron density during electronic transitions within the chromophores. This analysis provided valuable insights into the characteristics and nature of their excited states. Additionally, the research investigated the NLO responses of the chromophores, particularly focusing on their third harmonic generation (THG) properties. These NLO properties are crucial for potential applications in optical switches, frequency conversion, and optical signal processing. Overall, the findings from this research contribute to a comprehensive understanding of the electronic and optical properties of the designed chromophores. The obtained results open up new possibilities for their utilization in various technological fields, including light harvesting, photonics, and nonlinear optics.

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

Translated Description (Arabic)

ركز هذا البحث على التحقيق في الخصائص الإلكترونية والبصرية للكروموفورات المصممة (TPTP1 - TPTP5) لإشراك تحليلها الشامل، بما في ذلك تحسين الهندسة، والتحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية، وتحليل مصفوفة كثافة الانتقال (TDM)، واستكشاف استجاباتها البصرية غير الخطية (NLO). يُظهر حامل اللون TPTP1 و TPTP2 تحولات كبيرة، مما يجعلهما مناسبين لتطبيقات التبديل البصري. تميز حامل اللون TPTP5 بقيم عالية للاستقطاب الخطي (<α 0>، 8.53 × 10-24 esu)، والاستقطاب من الدرجة الأولى β 0 (3.86 × 10-24 esu)، وفرط الاستقطاب من الدرجة الثانية (γ 0، 6.41 × 10-24 esu)، مما يجعله ملحوظًا لاستجابته البصرية غير الخطية. لوحظ وجود ارتباط إيجابي بين إمكانات التأين العمودي (VIP) واستجابة المرصد الوطني للعمل ذات الصلة بـ γ 0، مما يشير إلى أن قيم كبار الشخصيات الأعلى تتوافق مع استجابات γ 0 الأقوى. تم استخدام مطياف الأشعة فوق البنفسجية المرئية لفحص خصائص امتصاص الحاملات اللونية، والكشف عن الأطوال الموجية (λmax) التي تمتص فيها الضوء وإمكانياتها لتطبيقات حصاد الضوء. سمح تحليل TDM بفهم أعمق لإعادة توزيع كثافة الإلكترون أثناء التحولات الإلكترونية داخل الحاملات اللونية. قدم هذا التحليل رؤى قيمة حول خصائص وطبيعة حالاتهم المتحمسة. بالإضافة إلى ذلك، بحث البحث في استجابات المرصد الوطني للعمل للالوان، مع التركيز بشكل خاص على خصائص الجيل التوافقي الثالث (THG). تعد خصائص NLO هذه حاسمة للتطبيقات المحتملة في المفاتيح الضوئية وتحويل التردد ومعالجة الإشارات الضوئية. بشكل عام، تساهم نتائج هذا البحث في فهم شامل للخصائص الإلكترونية والبصرية لحاملات الألوان المصممة. تفتح النتائج التي تم الحصول عليها إمكانيات جديدة لاستخدامها في مختلف المجالات التكنولوجية، بما في ذلك حصاد الضوء والضوئيات والبصريات غير الخطية.

Translated Description (French)

Cette recherche s'est concentrée sur l'étude des propriétés électroniques et optiques des chromophores conçus (TPTP1-TPTP5) pour impliquer leur analyse complète, y compris l'optimisation de la géométrie, la spectroscopie UV–Vis, l'analyse de la matrice de densité de transition (TDM) et l'exploration de leurs réponses optiques non linéaires (NLO). Les chromophores TPTP1 et TPTP2 présentent des transitions significatives, ce qui les rend adaptés aux applications de commutation optique. Le chromophore TPTP5 s'est distingué par des valeurs élevées de polarisabilité linéaire (<α0>, 8,53 × 10-24 ues), de polarisabilité de premier ordre β0 (3,86 × 10-24 ues) et d'hyperpolarisabilité de deuxième ordre (γ0, 6,41 × 10-24 ues), ce qui le rend remarquable pour sa réponse optique non linéaire. Une corrélation positive a été observée entre leur potentiel d'ionisation verticale (VIP) et la réponse NLO liée à γ0, indiquant que des valeurs VIP plus élevées correspondent à des réponses γ0 plus fortes. Leur spectroscopie UV–Vis a été utilisée pour examiner les propriétés d'absorption des chromophores, révélant les longueurs d'onde (λmax) auxquelles ils absorbaient la lumière et leur potentiel pour les applications de collecte de lumière. L'analyse du TDM a permis une meilleure compréhension de la redistribution de la densité électronique lors des transitions électroniques au sein des chromophores. Cette analyse a fourni des informations précieuses sur les caractéristiques et la nature de leurs états excités. De plus, la recherche a étudié les réponses NLO des chromophores, en se concentrant en particulier sur leurs propriétés de génération de troisième harmonique (THG). Ces propriétés NLO sont cruciales pour des applications potentielles dans les commutateurs optiques, la conversion de fréquence et le traitement du signal optique. Dans l'ensemble, les résultats de cette recherche contribuent à une compréhension globale des propriétés électroniques et optiques des chromophores conçus. Les résultats obtenus ouvrent de nouvelles possibilités pour leur utilisation dans divers domaines technologiques, notamment la collecte de lumière, la photonique et l'optique non linéaire.

Translated Description (Spanish)

Esta investigación se centró en la investigación de las propiedades electrónicas y ópticas de los cromóforos diseñados (TPTP1-TPTP5) para involucrar su análisis integral, incluida la optimización de la geometría, la espectroscopia UV–Vis, el análisis de la matriz de densidad de transición (TDM) y la exploración de sus respuestas ópticas no lineales (nlo). Los cromóforos TPTP1 y TPTP2 presentan transiciones significativas, lo que los hace adecuados para aplicaciones de conmutación óptica. El cromóforo TPTP5 se destacó con altos valores de polarizabilidad lineal (<α0>, 8.53 × 10-24 esu), polarizabilidad de primer orden β0 (3.86 × 10-24 esu) e hiperpolarizabilidad de segundo orden (γ0, 6.41 × 10-24 esu), lo que lo hace notable por su respuesta óptica no lineal. Se observó una correlación positiva entre su potencial de ionización vertical (VIP) y la respuesta nlo relacionada con γ0, lo que indica que los valores más altos de VIP corresponden a respuestas γ0 más fuertes. Su espectroscopía UV–Vis se empleó para examinar las propiedades de absorción de los cromóforos, revelando las longitudes de onda (λmax) a las que absorbían la luz y su potencial para aplicaciones de recolección de luz. El análisis del TDM permitió una comprensión más profunda de la redistribución de la densidad electrónica durante las transiciones electrónicas dentro de los cromóforos. Este análisis proporcionó información valiosa sobre las características y la naturaleza de sus estados de excitación. Además, la investigación investigó las respuestas nlo de los cromóforos, centrándose particularmente en sus propiedades de generación de terceros armónicos (THG). Estas propiedades nlo son cruciales para posibles aplicaciones en interruptores ópticos, conversión de frecuencia y procesamiento de señales ópticas. En general, los hallazgos de esta investigación contribuyen a una comprensión integral de las propiedades electrónicas y ópticas de los cromóforos diseñados. Los resultados obtenidos abren nuevas posibilidades para su utilización en diversos campos tecnológicos, incluyendo la captación de luz, la fotónica y la óptica no lineal.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحقيق في سلوك المرصد الوطني للعمل السريع المعتمد على الحالة المتحمسة لبلورة المتبرع المهجنة كمفاتيح دفع وسحب D - π - A
Translated title (French)
Enquête sur le comportement NLO à commutation rapide en fonction de l'état excité du cristal donneur hybridé sp en tant que commutateurs push–pull D-π-A
Translated title (Spanish)
Investigación del comportamiento de nlo de conmutación rápida dependiente del estado excitado del cristal donante hibridado sp como interruptores push–pull D-π-A

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4391848341
DOI
10.1016/j.rechem.2024.101382

Is supplement to
https://openalex.org/W2172069867 (Other)
https://openalex.org/W2080078245 (Other)
https://openalex.org/W2040283723 (Other)
https://openalex.org/W2034006637 (Other)
https://openalex.org/W2030784237 (Other)
https://openalex.org/W2004501070 (Other)
https://openalex.org/W1997263767 (Other)
https://openalex.org/W1994531596 (Other)
https://openalex.org/W1974316225 (Other)
https://openalex.org/W1638955569 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W2004142665
  • https://openalex.org/W2008423326
  • https://openalex.org/W2012282835
  • https://openalex.org/W2021332961
  • https://openalex.org/W2024069012
  • https://openalex.org/W2026498919
  • https://openalex.org/W2030871401
  • https://openalex.org/W2032212204
  • https://openalex.org/W2053049218
  • https://openalex.org/W2065220178
  • https://openalex.org/W2093066560
  • https://openalex.org/W2096443962
  • https://openalex.org/W2132525235
  • https://openalex.org/W2155031408
  • https://openalex.org/W2238910257
  • https://openalex.org/W2336270984
  • https://openalex.org/W2410339947
  • https://openalex.org/W2510487311
  • https://openalex.org/W2530389950
  • https://openalex.org/W2574497537
  • https://openalex.org/W2745335214
  • https://openalex.org/W2890937691
  • https://openalex.org/W2901282908
  • https://openalex.org/W2969413545
  • https://openalex.org/W2985298855
  • https://openalex.org/W2994542588
  • https://openalex.org/W3002399994
  • https://openalex.org/W3015080212
  • https://openalex.org/W3025319337
  • https://openalex.org/W3085759380
  • https://openalex.org/W3099678805
  • https://openalex.org/W3107027511
  • https://openalex.org/W3109969137
  • https://openalex.org/W3110377484
  • https://openalex.org/W3120002539
  • https://openalex.org/W3127239810
  • https://openalex.org/W3148129788
  • https://openalex.org/W3159203056
  • https://openalex.org/W3175429771
  • https://openalex.org/W4200308305
  • https://openalex.org/W4200337194
  • https://openalex.org/W4205698223
  • https://openalex.org/W4231649355
  • https://openalex.org/W4280500589
  • https://openalex.org/W4283720259
  • https://openalex.org/W4284896663
  • https://openalex.org/W4285194886
  • https://openalex.org/W4296369450
  • https://openalex.org/W4307567609
  • https://openalex.org/W4307758260
  • https://openalex.org/W4308523095
  • https://openalex.org/W4309707397
  • https://openalex.org/W4311579489
  • https://openalex.org/W4313558135
  • https://openalex.org/W4321749257
  • https://openalex.org/W4378215876
  • https://openalex.org/W4380231062
  • https://openalex.org/W4382197519
  • https://openalex.org/W4385230299
  • https://openalex.org/W4385351552
  • https://openalex.org/W4389069016
  • https://openalex.org/W4390393583
  • https://openalex.org/W4390744015