基于现象学模型的金属卟啉染料分子电子吸收的精确估算方法

《Scientific Reports》：Precise estimation method for electronic absorption of metalloporphyrin dye molecules based on phenomenological formulation

　　

摘要

分子电子吸收是决定分子光学行为和功能的最重要性质。然而，对于相对较大的分子（如有机染料和颜料），即使付出较大的计算成本，也难以通过理论计算准确估算其电子吸收。因此，人们通常依赖实验性的反复尝试和经验性猜测来进行判断。开发出一种统一的规则和实用的公式，以直接将实验科学与新兴的数据驱动科学联系起来，将使分子电子吸收的预测变得更加容易、快速且准确。本研究以卟啉复合物作为典型的染料分子，首次展示了用于精确估算其电子吸收的现象学公式概念。在对相同环境条件下的卟啉进行系统光谱分析后发现，与波数和消光系数相关的光谱参数与多种结构因素之间存在线性或近似线性关系。基于这些规则建立光物理参数后，我们将新的光谱因素整合为单一函数，并成功用一个简单的公式表示了卟啉的电子吸收特性。我们认为，这一方法将有助于预测未知的染料分子，并在传统的经验法则与现代数据驱动的科学之间架起桥梁。