Релаксація електронного збудження молекули на шляху спіропіран ↔ мероціанін

Автори П.O. Кондратенко1, Ю.М. Лопаткін2 , Т.М. Сакун1
Приналежність

1Аерокосмічний інститут, Національний авіаційний університет, проспект Любомира Гузара, 1, 03058 Київ, Україна

2Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, 40007 Суми, Україна

Е-mail pkondrat@nau.edu.ua
Випуск Том 14, Рік 2022, Номер 6
Дати Одержано 03 жовтня 2022; у відредагованій формі 21 грудня 2022; опубліковано online 27 грудня 2022
Посилання П.O. Кондратенко, Ю.М. Лопаткін, Т.М. Сакун, Ж. нано- електрон. фіз. 14 № 6, 06020 (2022)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.14(6).06020
PACS Number(s) 31.50.Df, 82.20.Wt
Ключові слова Спіропіран (3) , Мероціанін (3) , Релаксація електронного збудження (2) , Фазовий перехід (12) , Механізми фотоперетворення спіропірану в мероціанін і навпаки.
Анотація

В роботі проведені квантовохімічні дослідження геометричної та енергетичної структури молекул спіропірану та мероціаніну, а також проміжних станів, які відповідають оптимізованій геометрії молекул при різних відстанях між спіроатомом та атомом кисню. Показано, що при збільшенні відстані RCspiro-O до 2,375 Å відбувається фазовий перехід в структурі молекули. Показано, що геометрична структура молекули спіропірану унікальна. При збільшення відстані RCspiro-O енергія електронної системи молекули підвищується. При цьому плавно змінюється гібридизація АО спіроатома. Збудження молекули спіропірану в S1-стан, який є дисоціативним, спричинює перетворення спіропірану в мероціанін. Вивчена енергетична структура молекули мероціаніну і показано, що в цьому випадку релаксація електронного збудження включає ТТТ-ТТС ізомеризацію, а також інтерконверсію в Т1 і Т2 стани. Крім того, з’явилась можливість зменшення відстані RCspiro-O до фазового переходу. Збурення, викликане фазовим переходом, зумовлює конверсію збудженої молекули до основного стану, в результаті чого виникає фотоперетворення спіропірану в мероціанін і навпаки. Описаний механізм вимагає, щоб квантовий вихід фотоперетворення спіропірану в мероціанін перевищував квантовий вихід зворотного переходу.

Перелік посилань