Molecular modeling of spectroscopy and quantum phenomena in light-harvesting complexes

光捕获复合物中光谱和量子现象的分子建模

基本信息

项目摘要

In photosynthesis the energy of sunlight is captured by light-harvesting complexes and subsequently converted into chemical energy. Goal of the current project is to understand the subtle relationship between structure and function in light-harvesting complexes of photosynthetic systems. The system of interest is a light-harvesting complexes of marine cryptophytes, more specifically the water-soluble phycoerythrin 545. Molecular-level modeling shall allow to bridge the gap between the known crystal structures and the optical properties of the molecular aggregates. Starting from the crystal structure, molecular dynamics simulations are planned to obtain the thermal fluctuations of the nuclear positions as input for quantum chemical calculations. The results from the quantum chemical calculations are then used in quantum dynamical calculations of excitation dynamics and in the determination of optical properties such as the electronic two-dimensional correlation spectroscopy. During this computational project, several approximation shall be lifted which were employed in previous simulations of other light-harvesting systems. Furthermore, the study should yield a theoretical and atomistic picture of the reported long-lived quantum coherences at room temperature in the cryptophytes complexes.
在光合作用中,太阳光的能量被捕光复合物捕获,随后转化为化学能。本项目的目的是了解光合系统中捕光复合物的结构和功能之间的微妙关系。感兴趣的系统是海洋隐藻的捕光复合物,更具体地说是水溶性藻红蛋白545。分子水平建模应允许桥接已知晶体结构与分子聚集体的光学性质之间的差距。从晶体结构开始,分子动力学模拟计划获得核位置的热涨落作为量子化学计算的输入。 量子化学计算的结果然后用于激发动力学的量子动力学计算和光学性质的测定,如电子二维相关光谱。在这个计算项目中,几个近似值将被取消,这是在以前的模拟其他捕光系统。此外,这项研究应该产生一个理论和原子的图片报道长寿命的量子相干在室温下的隐藻复合物。

项目成果

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Protein Arrangement Effects on the Exciton Dynamics in the PE555 Complex.
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcb.6b05803
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Suryanarayanan Chandrasekaran;K. Pothula;U. Kleinekathöfer
  • 通讯作者:
    Suryanarayanan Chandrasekaran;K. Pothula;U. Kleinekathöfer
Relation between Vibrational Dephasing Time and Energy Gap Fluctuations.
振动失相时间与能隙波动之间的关系
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcb.7b02693
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. I. Mallus;M. Schallwig;U. Kleinekathöfer
  • 通讯作者:
    U. Kleinekathöfer
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. I. Mallus;Mortaza Aghtar;Suryanarayanan Chandrasekaran;Gesa Lüdemann;M. Elstner;U. Kleinekathöfer
  • 通讯作者:
    M. I. Mallus;Mortaza Aghtar;Suryanarayanan Chandrasekaran;Gesa Lüdemann;M. Elstner;U. Kleinekathöfer
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