Влияние распада реагентов и продуктов на кинетику горячего переноса электрона
Автор: Михайлова Валентина Александровна, Михайлова Елена Александровна
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Химическая физика
Статья в выпуске: 1 (18), 2013 года.
Бесплатный доступ
В рамках стохастического подхода приведено исследование влияния внутримолекулярной колебательной релаксации реагентов и продуктов на кинетику переноса электрона в возбужденных донорно-акцепторных комплексах. Получено аналитическое выражение для вероятности горячего электронного перехода, учитывающее распад и реагентов, и продуктов. Показано, что внутримолекулярная колебательная релаксация может не только ускорять, но и тормозить рекомбинацию зарядов на неравновесной стадии.
Рекомбинация зарядов, фотоиндуцированная реакция переноса электрона, внутримолекулярная колебательная релаксация, донорно-акцепторный комплекс, многоканальная стохастическая модель
Короткий адрес: https://sciup.org/14968728
IDR: 14968728 | УДК: 541.14:
Influence of reactant and product decays on hot velectron transfer kinetics
The effect of intramolecular vibrational relaxation of the reactants and products on the hot charge recombination kinetics of excited donor-acceptor complexes in polar solvents has been investigated within the framework of the stochastic approach. The model considered involves the excited electron-vibrational state formation by the pump pulse and accounts for the reorganization of an intramolecular high-frequency vibrational mode. This leads to a manifold of the product (reactant) states divided by a gap equal to the high-frequency vibrational quantum instead of the single product (reactant) state. For a quantitative description of the influence of vibrational relaxation of reactant and product states on the charge transfer kinetics we use the two-level approximation, considering only two states: the state of the donor-acceptor complex with separate charges produced by the electron transfer from second electronically excited state (reactant), and the first electronically excited state (product), populated due hot transition. An analytical expression for the hot electronic transition probability, considering both the reactant and products decays is received. To find this expression we apply method based on the term linearization in the vicinity of their crossing. The hot electronic transition probability depends on factors that take into account the decay of reactants and products. It is converted to the well-known expression in the limit, when the decay of the reactants and products available. Numerical calculations have shown that at the hot stage the electron transfer reaction can be accelerated and slowed down because of the vibrational relaxation of the reactants and products.
Список литературы Влияние распада реагентов и продуктов на кинетику горячего переноса электрона
- Иванов, А.И. Фотоиндуцированный перенос электрона на парамагнитный центр/А.И. Иванов, В.А. Михайлова, С.В. Феськов//Журн. физ. химии. -1997. -Т. 71. -С. 1500-1504.
- Иванов, А.И. Ускорение рекомбинации фотовозбужденных донорно-акцепторных комплексов высокочастотной колебательной модой/А.И. Иванов, В.Н. Ионкин, С.В. Феськов//Журн. физ. химии. -2008. -Т. 82. -С. 374-381.
- Иванов, А.И. Влияние распада продуктов на вероятность нетермических переходов в реакциях переноса заряда/А.И. Иванов, В.А. Михайлова//Хим. физика. -2008. -Т. 27. -С. 5-12.
- Иванов, А.И. Кинетика быстрых фотохимических реакций разделения и рекомбинации зарядов/А.И. Иванов, В.А. Михайлова//Успехи химии. -2010. -Т. 79. -P. 1139-1163.
- Рогозина, М.В. Моделирование кинетики сверхбыстрого разделения и рекомбинации зарядов в возбужденных цинк-порфиринах/M.В. Рогозина, В.Н. Ионкин, А.И. Иванов//Вестник ВолГУ. Сер. 1, Математика. Физика. -2012. -№ 2. -С. 83-90.
- Юданов, В.В. Влияние диэлектрических и релаксационных характеристик растворителей на неравновесную рекомбинацию зарядов в возбужденных донорно-акцепторных комплексах/В.В. Юданов, В.А. Михайлова, А.И. Иванов//Вестник ВолГУ. Сер. 1, Математика. Физика. -2012. -№ 1. -С. 98-105.
- Andersson, M. Photoinduced Electron Transfer Reactions in a Porphyrin-Viologen Complex: Observation of S2 to S1 Relaxation and Electron Transfer from the S2 State/M. Andersson, J. Davidsson, L. Hammarström, J. Korrpi-Tommola, T. Peltola//J. Phys. Chem. 13. -1999. -V. 103. -P. 3258-3262.
- Feskov, S.V. Effect of high-frequency modes and hot transitions on free energy gap dependence of charge recombination rate/S.V. Feskov, V.N. Ionkin, A.I. Ivanov//J. Phys. Chem. A. -2006. -V. 110. -P. 11919-11925.
- Fujitsuka, M. Electron Transfer from Axial Ligand to S1-and S2-Excited Phosphorus Tetraphenylporphyrin/M. Fujitsuka, D.W. Cho, S. Tojo, A. Inoue, T. Shiragami, M. Yasuda, T.J. Majima//J. Phys. Chem. A. -2007. -V. 111. -P. 10574-10579.
- Ionkin, V.N. Numerical simulations of ultrafast charge separation dynamics from second excited state of directly linked zinc-porphyrin-imide dyads and ensuing hot charge recombination into the first excited state/V. N. Ionkin, A. I. Ivanov//J. Phys. Chem. A. -2009. -V. 113. -P. 103-107.
- Ivanov, A.I. Theory of non-thermal electron transfer/A.I. Ivanov, V.V. Potovoi//Chem. Phys. -1999. -V. 247. -P. 245-259.
- Kovalenko, S.A. Cooling dynamics of an optically excited molecular probe in solution from femtosecond broadband transient absorption spectroscopy/S.A. Kovalenko, R. Schanz, H. Hennig, N.P. Ernsting//J. Chem. Phys. -2001. -V. 115. -P. 3256-3273.
- LeGourrierec, D. Photoinduced electron transfer from a higher excited state of a porphyrin in a zinc porphyrin-ruthenium(II)-tris-bipyridine dyad/D. LeGourrierec, M. Andersson, J. Davidsson, E. Mukhtar, S. Sun, L. Hammarstrom//J. Phys. Chem. A. -1999. -V. 103. -P. 557-559.
- Maroncelli, M. A simple interpretation of polar solvation dynamics/M. Maroncelli, V.P. Kumar, A. Papazyan//J. Phys. Chem. -1993. -V. 97. -P. 13-17.
- Mataga, N. Internal conversion and vibronic relaxation from higher excited electronic state of porphyrins: femtosecond fluorescence dynamics studies/N. Mataga, Y. Shibata, H. Chosrowjan, N. Yoshida, A. Osuka//J. Phys. Chem. B. -2000. -V. 104. -P. 4001-4004.
- Mataga, N. Ultrafast charge transfer and radiationless relaxations from higher excited state (S2) of directly linked Zn-porphyrin (ZP)-acceptor dyads: investigations into fundamental problems of exciplex chemistry/N. Mataga, S. Taniguchi, H. Chosrowjan, A. Osuka, N. Yoshida//Chem. Phys. -2003. -V. 295. -P. 215.
- Mikhailova, V.A. Effect of relaxation of intramolecular high-frequency vibrational mode on nonthermal electron transfer probability. Stochastic point-transition approach/V.A. Mikhailova, A.I. Ivanov//J. Phys. Chem. C. -2007. -V. 111. -P. 4445-4451.
- Rogozina, M.V. What factors control product yield in charge separation reaction from second excited state in zinc-porphyrin derivatives?/M.V. Rogozina, V.N. Ionkin, A.I. Ivanov//J. Phys. Chem. A. -2012. -V. 116. -P. 1159-1167.
- Wallin, S. State-selective electron transfer in an unsymmetric acceptor-Zn(II) porphyrin-acceptor triad: toward a controlled directionality of electron transfer from the porphyrin S2 and S1 states as a basis for a molecular switch/S. Wallin, C. Monnnereau, E. Blart, J.-R. Gankou, F. Odobel, L. Hammarsröm//J. Phys. Chem. A. -2010. -V. 114. -P. 1709-1721.
- Zusman, L.D. Outer-sphere electron transfer in polar solvents/L.D. Zusman//Chem. Phys. -1980. -V. 49. -P. 295-304.
