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关于有机半导体的HOMO和LUMO
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最近在看黄维的《有机电子学》，对49-51页有些疑问。 “有机材料的LUMO能级上的电子和HOMO能级上的空穴是定域的。因此电子到LUMO能级的移入或从HOMO能级的移出，将形成电子极化子或者空穴极化子，并可导致较大的电子和原子弛豫，显著地影响材料的电子结构。” 既然这样，是否意味着有机分子得失电子后形成阴阳离子，分子结构中键长和键角之类的东西发生改变？其LUMO和HOMO能级有所改变？阴阳离子的HOMOLUMO和中性分子的不相等？？？ 通常我们测量电离能和电子亲和能来确定分子的HOMO和LUMO，那么测量时涉及得失电子，测出来的HOMO是有机阳离子的HOMO而不是中性分子的HOMO？同理测出来的LUMO是有机阴离子的LUMO？ |
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huangda
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2楼2012-09-18 12:18:29
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我同意书里面定义“分子的HOMO为填充轨道中能量最高的能级，LUMO为空置轨道中能量最低的能级”，但是不同意“分子的HOMO与实验值中的电子解离能相等，LUMO与实验值中的电子亲和能相等”。 按理说中性分子得失电子后，能量升高，电子云密度会调整，键长键角什么的应该会改变，HOMO/LUMO会改变。比如说苯，得失电子后会不符合4n+2规则，应该会变成非平面结构，而且会丧失芳香性。 通过检测得失电子伴随的能量来确定中性分子的HOMO/LUMO的值，因为终态不是中性分子了，所以得到的不是中性分子的HOMO和LUMO的值…… 我觉得有机+1阳离子的电子亲和能的值才等于中性分子的HOMO，有机-1阳离子的电子解离能才等于中性分子的LUMO…… |
3楼2012-09-18 15:26:30
蒋青松
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huangda
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6楼2012-09-19 12:25:47
7楼2012-09-19 13:10:02
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8楼2012-09-19 20:58:46
macromole
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【答案】应助回帖
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感谢参与，应助指数 +1
chemlh: 金币+1, 欢迎积极交流 2012-09-22 07:50:46
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极化子 科技名词定义 中文名称：极化子 英文名称：polaron 定义：晶体中一个缓慢运动的电子能使附近的点阵极化，电子与周围的极化场所构成的总体。应用学科：材料科学技术（一级学科）；材料科学技术基础（二级学科）；材料科学基础（三级学科）；材料性能（四级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 polaron 带电粒子在极性介质中受到屏蔽，在带电粒子周围有感应产生的极化云占据，这种感应的极化云将随带电粒子一起运动。朗道将这种带电粒子及其感应的极化云作为整体称为极化子[1]。在离子晶体或极性半导体中的传导电子是典型的极化子，是导电聚合物中的一种重要的电荷载流子。 （物理学）电子与“畸变”一起运动,可以构成复合粒子,称为极化子。 固体中的载流子产生一个电场而使周围的媒质极化,这种感应极化伴随着载流子运动,载流子加上固体中感应极化的复合体被称为极化子. 以上来自百度。 简单看看，我个人认为关于楼主的问题可以换一个角度来看：这种极化子是一种复合体系，不能用简单的阴阳离子的概念来解释。 |
9楼2012-09-20 11:57:22
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chemlh: 金币+1, 欢迎积极交流 2012-09-22 07:51:17
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呃……我想到一种可能。 电子得失的过程比较快，HOMO和LUMO在得失电子的瞬间是几乎不变的，于是得失电子的能量（电离能，亲和能）可以反映中性分子的HOMO和LUMO。 由于能量变化，分子的结构需要变形达到最稳定状态（之前提到的苯得失电子分子变形），但是核的质量较大，移动较慢，分子骨架变形伴随着弛豫能。 仪器测得的是电离能和亲和能，弛豫能可能转变成热量什么的跑掉了（话说电离能和亲和能是用什么方法测出来的？电学还是光学？） 这个解释跟书本冲突的地方是：  他的意思貌似是，电离能/亲和能包含了那个弛豫能……  2012-09-21 21.24.22.jpg |
10楼2012-09-21 21:33:45
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