Pembalikan Sinyal CPL pada Turunan Aza-[7]Helicene: Wawasan Teoritis tentang Posisi Nitrogen Piridina dan Efek Protonasi

Abstrak
Merancang molekul yang dapat menghasilkan luminesensi terpolarisasi sirkuler yang terkendali (CPL) dan mencapai inversi sinyal CPL merupakan tantangan. Sementara peralihan CPL dapat dicapai dengan memodifikasi struktur molekul kiral atau menggunakan stimulus eksternal (misalnya, konsentrasi, suhu, pelarut, pH), kerangka kuantitatif untuk memodulasi sinyal CPL, khususnya untuk inversi, masih belum ada. Dalam penelitian ini, kami menyajikan pendekatan teoritis yang menggabungkan teori fungsi kerapatan (DFT), DFT bergantung waktu, dan teori fungsi korelasi getaran termal untuk menyelidiki efek posisi nitrogen piridina dan protonasi pada kinerja CPL kerangka aza-[7]helicene. Temuan kami menunjukkan bahwa protonasi secara nyata mempersempit celah HOMO-LUMO, meningkatkan sifat elektronik dan potensi optoelektronik. Ini juga menginduksi pergeseran merah dalam fluoresensi dan pembalikan sinyal CPL, memodulasi sifat optik dan jalur peluruhan. Transisi HOMO-LUMO adalah penggerak utama perubahan spektral, dengan pemisahan muatan dalam bentuk terprotonasi karena efek penarikan elektron dari gugus piridina. Posisi nitrogen piridina dan keadaan protonasi memengaruhi parameter kiroptik, mengubah sinyal CPL tanpa mengubah konfigurasi molekuler, sehingga memengaruhi aplikasi optoelektronik. Studi ini menawarkan wawasan tentang hubungan struktur-sifat turunan aza-[7]helicena dan bentuk terprotonasinya, yang memandu desain rasional helicena yang menampilkan sakelar CPL yang dipicu pH, sinyal CPL yang dapat dikontrol, dan sifat optoelektronik yang unggul.