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Ab initio molecular dynamics study of the relaxation of purine after UV excitation considering singlet-triplet interactions
Clemens Rauer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Betreuer*in
Leticia González Herrero
DOI
10.25365/thesis.28198
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29330.33395.479565-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In dieser Arbeit wird die Dynamik der Relaxation von Purin nach
Anregung mit UV-Strahlen untersucht. Mittels nicht-adiabatischer
ab initio Molekulardynamik in der Basis von Spin-Bahn-gekoppelten
Zuständen wird die Rolle von Triplett-Zuständen für die Dynamik bes-
timmt. Unsere Berechnungen zeigen einen ultraschnellen Übergang
vom S2 in den S1 Zustand. Danach relaxieren 50 % der Trajektorien
in den Grundzustand, und 10 % der Trajektorien führen Interkombi-
nation zum T2 Zustand, gefolgt von einer internen Umwandlung zu
T1 , durch. Diese Prozesse können folgendermaßen zusammengefasst
werden: Die Relaxation zum Grundzustand folgt dem S2 → S1 → S0
Prozess, und die Interkombination folgt dem S1 → T2 → T1 Prozess.
Als Vorbedingung für die Dynamik-Simulationen wird die Quanten-
chemie von Purin mit verschiedenen ab initio Methoden untersucht.
Dadurch ermitteln wir eine geeignete quantenchemische Methode
für die Dynamik. Die relevanten konischen Durchschneidungen und
Kreuzungspunkte der Zustände können gefunden und ihre Geome-
trien optimiert werden. Unsere Ergebnisse ergänzen sich mit den quan-
tenchemischen Berechnungen von Dr. Corral (UAM, Madrid), und das
Gesamtergebnis wird benutzt um die experimentellen Beobachtungen
von Prof. Crespo (CWRU, Cleveland, Ohio) zu erklären. Durch den
Vergleich unserer Daten mit denen unserer Kooperationspartner kön-
nen wir zum ersten Mal die Relaxationsdynamik von Purin und die
Rolle von Interkombination untersuchen.
Abstract
(Englisch)
In this work, the relaxation dynamics of purine after UV light
irradiation is investigated. By using non-adiabatic ab initio molecular
dynamics in the basis of spin-orbit coupled states, the role of triplet
states during relaxation is evaluated. Our calculations show, that after
an ultrafast conversion from S2 to S1 , 50 % of the population relax to
the ground state and 10 % perform intersystem crossing to T2 , followed
by internal conversion to T1 . These processes can be summarized as
S2 → S1 → S0 for the relaxation to the ground state, and S1 → T2 → T1
for the intersystem crossing process. As a prerequisite to the dynamics,
the quantum chemistry of purine is also investigated using high-level
ab initio methods. By testing different methods, a suitable level of
theory for the dynamics is identified. By analyzing the crossing points
in the dynamics, the relevant geometries, both for the IC and the ISC
processes, are found and optimized. Our results are used to explain
the experimental observations of Prof. Crespo (CWRU, Cleveland,
Ohio) and are complementary to the quantum chemical calculations
of Dr. Corral (UAM, Madrid). Comparing the molecular dynamics
results with the ones obtained by our collaborators gives us a novel
understanding of the relaxation process of purine, and of the role of
intersystem crossings in the dynamics.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
purine DNA nucleobases photochemistry ab initio calculations molecular dynamics spin-orbit coupling
Schlagwörter
(Deutsch)
Purin DNA Nucleobasen Photochemie Ab initio Rechnungen Molekulardynamik Spin-Bahn-Kopplung
Autor*innen
Clemens Rauer
Haupttitel (Englisch)
Ab initio molecular dynamics study of the relaxation of purine after UV excitation considering singlet-triplet interactions
Paralleltitel (Deutsch)
Ab initio molekulardynamische Untersuching der Relaxation von Purin nach UV Anregung unter Berücksichtikung der Singulett-Triplett Wechselwirkungen
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
72 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Leticia González Herrero
AC Nummer
AC11450404
Utheses ID
25192
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |