Ab initio studies on heterocyclic conjugated polymers: structure and vibrational spectra of thiophene, oligothiophenes and polythiophene

Kofranek, Manfred; Kovář, Tomáš; Lischka, Hans; Karpfen, Alfred

doi:10.1016/0166-1280(92)87013-p

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“…The exception is the potential function describing the energy of torsion about the bond between two PT rings. This inter-ring torsion is known to be the most flexible degree of freedom among the polymer backbone atoms [35,34], and is the predominant determining factor for the polymer's conformational distribution in free-rotating gas and liquid phases [42]. In some cases, it has even been possible to predict oligomer structure solely from the potential of rotation about this bond [34].…”

Section: Force Field Atom Types and Parametersmentioning

confidence: 99%

“…Only the nearly planar all-anti conformation was optimized for each pentamer, based on others' findings that bond lengths and other parameters do not significantly change in other near-minimum conformations [34]. A pentamer is expected to be more than sufficient to capture the geometry and electron structure of the general polymer, as previous ab initio studies have found that geometries do not change substantially once the length exceeds three rings [35,36]. Partial charges were then derived from the HF/6-31G* electrostatic potential grid using the restrained electrostatic potential (RESP) method and program of the AMBER suite [37].…”

Section: Geometry and Partial Chargesmentioning

confidence: 99%

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Development and initial testing of an empirical forcefield for simulation of poly(alkylthiophenes)

Widge

Matsuoka

Kurnikova

2008

Journal of Molecular Graphics and Modelling

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Conductive polymers from the polythiophene (PT) family have attracted interest in numerous domains, including potential applications in biosensing. Despite this, atomistic simulations of PTs have tended to use general organic force fields without well-tuned PT parameters, and there exists no optimized and well-validated PT force field that is compatible and consistent with existing biomolecular simulation suites. We present here the development of a new PT forcefield following the AMBER approach, using the program ANTECHAMBER and ab initio calculations at the HF/6-31G* level of theory to assign partial charges and parameterize the critical backbone torsion potential. The optimized geometries and force field potentials match well with both empirical data and previous investigators' calculations. Initial testing of these parameters through a series of replica exchange simulations of two PT derivatives in aqueous and organic implicit solvents demonstrates that the parameters can match empirical expectations within the limits of an implicit solvent model. This new force field forms a framework for modeling of proposed PT-based devices and sensors, and is expected to accelerate device design and eventual deployment.

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Section: Force Field Atom Types and Parametersmentioning

confidence: 99%

Section: Geometry and Partial Chargesmentioning

confidence: 99%

Development and initial testing of an empirical forcefield for simulation of poly(alkylthiophenes)

Widge

Matsuoka

Kurnikova

2008

Journal of Molecular Graphics and Modelling

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“…3 and Table 3) shows bands at 1556 cm À1 (combination of intra-ring C5 5C and inter-ring C-C vibration), 1475 cm À1 (vibrations C-C, C-N), 1305 cm À1 (5 5C-N inplane vibration), 1186 cm À1 (charge dislocation), 1045 cm À1 (C-N), 918 cm À1 (C-H out-of-plane deformation), 790 C-H cm À1 (out-of-plane bending), 677 cm À1 C-H (outer bending) and 613 cm À1 (C-H in-plane vibration) [40,41].…”

Section: Ftir Studies Of Polypyrrole/mesoporous Materialsmentioning

confidence: 99%

Synthesis and characterization of conducting polypyrrole/SBA-3 and polypyrrole/Na–AlSBA-3 composites

Costa

Juárez

Martínez

et al. 2013

Materials Research Bulletin

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“…Por ejemplo, se puede determinar los modos normales de vibración (frecuencia e intensidad) característicos de los espectroscopía i.r. [73][74][75][76] , las constantes de acoplamiento de E.P.R [77,78] , etc……”

Section: Análisis De Parámetrunclassified

Aplicaciones de los métodos computacionales al estudio de la estructura y propiedades de polímeros

Alemán

Muñoz‐Guerra

2003

Polímeros

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IntroducciónLa aparición de ordenadores en el mundo de la química es relativamente reciente. Sin embargo, debido al rápido aumento de su potencia, se han convertido en una herramienta de gran valor para el estudio y comprensión de los sistemas químicos. Su uso abarca desde la creación y administración de bases de datos a la simulación computacional a escala atómica de procesos químicos y físicos. De hecho, a lo largo de las últimas dos décadas la química computacional ha evolucionado hasta convertirse en una potente herramienta que no solo permite a los investigadores racionalizar los resultados extraídos de la experimentación, sino también obtener un tipo de información absolutamente inasequible para las metodologías experimentales. La calidad de los resultados obtenidos ha permitido que las técnicas computacionales se hayan generalizado a diversos campos de la Química y la Biología, por ejemplo la Química Orgánica e Inorgánica, la Farmacología, o la Biología Molecular. Recientemente ha sido la Ciencia de los Polímeros la que de forma decidida ha incorporado su uso al estudio de los polímeros sintéticos.Las propiedades de cualquier material polimérico están directa o indirectamente ligadas a su estructura molecular. Es decir, son una consecuencia de la estructuración de las macromoléculas que constituyen un determinado material y, en muchos casos, son un reflejo de los procesos dinámi-cos que se dan a escala molecular. Entender y racionalizar la estructura de un material debe permitir comprender el origen de sus propiedades físicas. De ahí que el estudio de la estructura molecular de los materiales poliméricos -escala microscópica-y su relación con las propiedades observables -escala macroscópica-se haya convertido en uno de los campos de investigación que más interés despierta. En este sentido resulta evidente la importancia de abordar estos estudios mediante técnicas computacionales basadas en la simulación molecular, ya que estas permitirán obtener detalles a nivel atómico que son difíciles cuando no imposibles de investigar desde un punto de vista experimental. Aplicaciones de los Métodos Computacionales al Estudio de la Estructura y Propiedades de Polímeros Carlos Alemán, Sebastián Muñoz-Guerra Departament d'Enginyeria Química, Universitat Politécnica de Catalunya, EspañaResumo: En este trabajo se revisan las técnicas de simulación molecular más habituales y potentes para la descripción de los polímeros a escala atómica y molecular, las cuales se han clasificado en cuánticas o clásicas dependiendo de cómo se describen las interacciones entre las partículas. Se presentan asimismo diversas aplicaciones de dichas metodologías, realizadas en nuestro laboratorio, en el contexto del estudio de la estructura y propiedades de polímeros. En particular, se muestran aplicaciones de las técnicas clásicas a la determinación de estructuras cristalinas, a estudio del plegamiento lamelar de los nylons, a la estabilidad de las estructuras supramoleculares observadas en algunos complejos tensioactivo·polielectrolito y a la ...

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Ab initio studies on heterocyclic conjugated polymers: structure and vibrational spectra of thiophene, oligothiophenes and polythiophene

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Development and initial testing of an empirical forcefield for simulation of poly(alkylthiophenes)

Development and initial testing of an empirical forcefield for simulation of poly(alkylthiophenes)

Synthesis and characterization of conducting polypyrrole/SBA-3 and polypyrrole/Na–AlSBA-3 composites

Aplicaciones de los métodos computacionales al estudio de la estructura y propiedades de polímeros

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