HOMO-LUMO gaps of large polycyclic aromatic hydrocarbons and their implication on the quantum confinement behavior of flame-formed carbon nanoparticles

轨道能级差 带隙 密度泛函理论 化学物理 纳米颗粒 分子 碳纤维 石墨烯 背景(考古学) 量子点 星团(航天器) 材料科学 化学 计算化学 纳米技术 有机化学 光电子学 复合材料 古生物学 复合数 生物 计算机科学 程序设计语言
作者
Nikolaos Kateris,Amitesh S. Jayaraman,Hai Wang
出处
期刊:Proceedings of the Combustion Institute [Elsevier BV]
卷期号:39 (1): 1069-1077 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.proci.2022.07.168
摘要

Flame-formed carbon nanoparticles exhibit apparent size-dependent optical and electronic band gaps, consistent with the quantum confinement effect found in semiconductor materials. Understanding the effect of chemical composition on the band gap variations in carbon nanoparticles requires the investigation of the HOMO-LUMO gap of large aromatics. Geometry optimization with empirical force fields, followed by a density functional theory calculation, is employed here to enable the calculation of HOMO-LUMO gaps of aromatic species of sizes substantially larger than those reported in the past. Large hexagonal polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are shown to have diminishing HOMO-LUMO gaps, consistent with the behavior of two-dimensional quantum dots and approaching the zero band gap of graphene, while the HOMO-LUMO gap of polyacenes levels off at a finite value. The HOMO-LUMO gap of an aromatic cluster is found to be determined mostly by the large PAH molecules with smaller HOMO-LUMO gaps; small PAH molecules in the cluster make small or negligible contributions to the gap size of the overall cluster. Thus, if the quantum confinement of flame-formed carbon nanoparticles must be understood within the context of particle composition, the dependency of the band gap on particle size may be explained simply by the fact that larger flame-formed carbon nanoparticles contain larger PAH molecules or perhaps more precisely, have higher probabilities of containing more light absorbing species, e.g., large PAH molecules.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
长庚完成签到,获得积分10
刚刚
Ying完成签到,获得积分10
刚刚
负责的幻天完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
wmbgmt发布了新的文献求助10
刚刚
鱼鱼鱼完成签到,获得积分10
1秒前
闪闪飞机发布了新的文献求助10
1秒前
zzz完成签到 ,获得积分10
1秒前
囫囵觉完成签到,获得积分10
1秒前
xjz完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
dog发布了新的文献求助10
3秒前
科研通AI6.2应助长庚采纳,获得20
3秒前
3秒前
sjhz完成签到,获得积分10
3秒前
隐形曼青应助起点采纳,获得10
3秒前
zxcvvbnm完成签到,获得积分10
3秒前
老黄完成签到,获得积分10
3秒前
ccc发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
陈艺鹏完成签到,获得积分10
4秒前
共享精神应助123456采纳,获得10
4秒前
杨越完成签到 ,获得积分10
4秒前
韩德胜完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
Ulysses完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
高雅1111完成签到,获得积分20
5秒前
5秒前
HU完成签到,获得积分20
5秒前
6秒前
别去惜发布了新的文献求助10
6秒前
dyh发布了新的文献求助10
6秒前
dejiangcj完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
学术小白完成签到,获得积分10
7秒前
浅汐完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
高分求助中
Adhesion Science: Principles & Practice 1234
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery 400
A Step-by-Step Guide to Qualitative Data Coding 2nd Edition 400
Impact of Storage Orientation and Duration on Prefilled Syringe Performance: Break-Loose and Glide Forces, and Injection Time Across Multiple Time Points 360
Programming for Chemical Engineers Using C, C++, and MATLAB 300
Upland Kenya wild flowers and ferns: a flora of the flowers, ferns, grasses, and sedges of highland Kenya 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6666219
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8415702
关于积分的说明 17989928
捐赠科研通 5872688
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2976080
邀请新用户注册赠送积分活动 1951895
关于科研通互助平台的介绍 1879100