优化光储材料：石墨烯-偶氮苯衍生物的分子模型与DFT计算

云计算与光储热材料的研究在当前科技领域日益受到关注，特别是利用光致变色分子如偶氮苯（azobenzene）来开发高效的太阳能热能存储材料。传统的孤立偶氮苯分子因其独特的可逆顺/反异构化性质被看作是这一领域的潜在关键成分。然而，传统偶氮苯的能量存储能力较低，其转化能垒仅为0.58电子伏特(eV)，且热稳定性能不理想，无法满足高性能太阳能热材料的需求。 为了提高偶氮苯的性能，研究者们设计了一系列偶氮苯衍生物，并将其通过共价键结合到碳材料表面，如碳纳米管或石墨烯上。这种策略旨在通过形成高度有序的结构，调控偶氮苯分子间的相互作用力以及立体位阻，从而控制顺式和反式异构体之间的能量差异。目标是实现偶氮苯-碳纳米复合材料的高能量存储特性。 本文特别聚焦于将不同取代基（如羧酸基、羟基、甲氧基、硝基等）的偶氮苯作为光学响应单元，选择性地锚定在二维石墨烯表面，构建太阳能热能分子模型。作者采用第一性原理方法，基于密度泛函理论(DFT)进行计算，详细分析了这些分子的能级，包括顺式和反式异构体的理论能量差，以期优化偶氮苯在光照下的反应动力学和热稳定性。 通过这种方式，研究人员能够深入理解偶氮苯分子在石墨烯表面的行为，揭示其与环境交互时的能量转移和储存机制。这不仅有助于提升太阳能热能材料的性能，也为未来设计新型光化学转换和存储系统提供了宝贵的理论指导。随着计算模拟技术的发展，这种理论计算在指导实验设计和优化实际应用中的作用将越来越大。