Singlet Triplet-Pair Production and Possible Singlet-Fission in Carotenoids.
Singlet Triplet-Pair Production and Possible Singlet-Fission in Carotenoids.
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类胡萝卜素中单线态三重态对的产生和可能的单线态裂变。
DOI：
10.1021/acs.jpclett.1c03812
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发表时间：
2022-02-10
影响因子：
5.7
通讯作者：
Barford, William
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Manawadu, Dilhan;Valentine, Darren J.;Marcus, Max;Barford, William
从光激发态到相关单重三重态对的内部转换被认为是类胡萝卜素中单重态裂变的前体。我们提出了这个过程的数值模拟使用π电子模型，充分考虑电子-电子相互作用和电子-核耦合。电子的时间演化是严格确定使用时间相关的密度矩阵重整化群方法，而通过Ehrfest运动方程演化的核。我们将其应用于玉米黄质，一种具有18个完全共轭碳原子的类胡萝卜素链。我们表明，内部转换的初级光激发态，S2的单重三重态对发生通过一个避免的交叉在1050 fs内，产率为1060%。我们进一步讨论了这种单重三重态是否会发生放热与吸热的链内或链间单重态裂变。
Internal conversion from the photoexcited state to a correlated singlet triplet-pair state is believed to be the precursor of singlet fission in carotenoids. We present numerical simulations of this process using a π-electron model that fully accounts for electron–electron interactions and electron–nuclear coupling. The time-evolution of the electrons is determined rigorously using the time-dependent density matrix renormalization group method, while the nuclei are evolved via the Ehrenfest equations of motion. We apply this to zeaxanthin, a carotenoid chain with 18 fully conjugated carbon atoms. We show that the internal conversion of the primary photoexcited state, S2, to the singlet triplet-pair state occurs adiabatically via an avoided crossing within ∼50 fs with a yield of ∼60%. We further discuss whether this singlet triplet-pair state will undergo exothermic versus endothermic intra- or interchain singlet fission.
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