光电极化下具自旋标记的氧 evolving 复合体中 S$_0$–S$_3$ 的动态演化

光系统 II 的氧 evolving 复合体（OEC）中的水氧化由核心簇 CaMn$_4$O$_5$ 催化，自 1970 年代以来该簇被认为在 Kok 循环中经历五种中间态 S$\rm_i$。然而，尽管该过程由水分子这一稳定电子供体转移光电子所启动这一普遍事实已知，态演化的详细动力学仍不清楚。基于密度泛函模拟，我们发现电场中连续态间锰原子的自旋翻转可作为标记，以揭示复杂的动态演化及其潜在动力学。我们追踪了动态电子与质子转移以及水插入和解离，揭示了 S$_0$–S$_3$ 伴随相应自旋翻转朝向下一态精确自旋构型的演化路径。特别地，在 S$_2$ 开、闭立方烷异构体的配位位点处，预测了受必要自旋翻转约束的多种水插入与解离。我们的研究为利用自旋翻转揭示生动的 OEC 演化铺平了道路，尚待更多实验验证，并为揭示经由悬而未决的 S$_4$ 态生成双氧的机制奠定了坚实基础。