Laser Control for Coupled Torsions in Chiroptical Switches: A Combined Quantum and Classical Dynamics Approach
Laser Control for Coupled Torsions in Chiroptical Switches: A Combined Quantum and Classical Dynamics Approach
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手性光学开关中耦合扭转的激光控制：量子和经典动力学相结合的方法
DOI：
10.1021/jp410342a
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发表时间：
2014
影响因子：
3.7
通讯作者：
T. Klamroth
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
D. Kröner;S. Schimka;T. Klamroth
我们提出了一种新型激光脉冲控制，用于安装在金刚烷上的手性光学开关 1-(2-顺-氟乙烯基)-2-氟-3,5-二溴苯，其中金刚烷模仿连接基团或固体表面的一部分。这种分子装置提供三种开关状态：真正的非手性“关闭”状态和两种手性相反的手性“打开”状态。由于其手性轴沿着表面法线对齐，因此必须考虑开关的几个定义方向，以实现有效的立体控制策略。除了这些不同的初始条件之外，围绕手性轴的耦合扭转自由度使得寻求高度立体选择性激光脉冲成为一项挑战。脉冲设计中必要的灵活性是通过采用我们最近提出的迭代随机脉冲优化方法来实现的。尽管如此，系统的大小和复杂性决定了快速分子动力学和计算密集型量子动力学的组合处理。尽管发现量子效应很重要，但经典处理中优化的脉冲使我们能够打开开关的手性，同时在所有方向的量子处理中实现高对映选择性。
We present a novel laser pulse control for the chiroptical switch 1-(2-cis-fluoroethenyl)-2-fluoro-3,5-dibromobenzene mounted on adamantane, where the latter imitates a linker group or part of a solid surface. This molecular device offers three switching states: a true achiral “off”-state and two chiral “on”-states of opposite handedness. Due to the alignment of its chiral axis along the surface normal several defined orientations of the switch have to be considered for an efficient stereocontrol strategy. In addition to these different initial conditions, coupled torsional degrees of freedom around the chiral axis make the quest for highly stereoselective laser pulses a challenge. The necessary flexibility in pulse design is accomplished by employing the iterative stochastic pulse optimization method we presented recently. Still, the size and complexity of the system dictates a combined treatment by fast molecular dynamics and computationally intensive quantum dynamics. Although quantum effects are found to be of importance, the pulses optimized within the classical treatment allow us to turn on the chirality of the switch, achieving high enantioselectivity in the quantum treatment for all orientations at the same time.
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DOI：
--
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--
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