Eine elektronische Anregung in Systemen aus mehreren Molekülen kann durch das Modell der Frenkel Exzitonen beschrieben werden. Die vorliegende kumulative Arbeit beschreibt eine Methode, wie die Parameter des Frenkel-Exciton-Hamiltonians effizient berechnet werden können. Dabei handelt es sich um die lokale elektronische Anregung und die so genannte Coulomb Kopplung. Beide werden mit dem hier vorgestellten „Tight-Binding-Frenkel-Exciton-Hamiltonian“ (TBFE) Verfahren bestimmt. Es ist Grundlage für die Berechnung von Absorptions- und Emissionsspektren von molekularen Aggregaten.
Das TBFE Verfahren basiert auf der Tight-Binding-Näherung der Dichte-Funktionaltheorie und ermöglicht es, die zwischenmolekulare Kopplung konsistent zu lokalen Anregungen und der molekulardynamischen Trajektorie zu bestimmen. Zu den in dieser Arbeit mit der TBFE Methode untersuchten Systemen gehören verschiedene Perylen-Farbstoffe.
Electronic excitations in systems consisting of several molecules can be described by the Frenkel Exciton model. This cumulative work introduces a method which can calculate the parameters of the Frenkel-Exciton-Hamiltonian highly efficiently. These are the monomeric excitation energy and the so called Coulomb coupling, both required for the description of electronic excitations on coupled molecules. With the „Tight-Binding-Frenkel-Exciton-Hamiltonian“ (TBFE) procedure these two parameters can be determined in order to calculate absorption and emission spectra of molecular aggregates.
Since TBFE is based on the tight-binding approximation of the density-functional theory, it is possible to determine the intermolecular coupling consistently to local excitations and molecular dynamic trajectories. The systems investigated in this work include various perylene chromophores.