碘基 BODIPY 光敏剂的量子化学与轨迹面跳跃分子动力学研究
化学物理
2025-01-15 v2
摘要
对 I-BODIPY（2-乙基-4,4-二氟-6,7-二碘-1,3-二甲基-4-硼-3a,4a-二氮杂-s-引达省）进行了计算研究，以探究其作为潜在三重态光敏剂用于单线态氧生成的光物理性质。采用多参考 CASPT2 和 CASSCF 方法计算模型单碘化 BODIPY 分子的垂直激发能和自旋轨道耦合（SOCs），以评估单参考 ADC(2) 方法的适用性。使用含时密度泛函理论（TD-DFT）结合 Tamm-Dancoff 近似（TDA），采用碘的双组分赝势基组，与 ADC(2) 方法在不同交换相关泛函下进行了测试。利用 Slater-Condon 规则讨论了激发态之间的 SOC 大小。还考察了最低态 SOC 的几何依赖性。选择 TD-DFT/B3LYP 和 TD-DFT(TDA)/BHLYP 用于后续的吸收光谱和轨迹面跳跃（TSH）分子动力学（MD）模拟。在 I-BODIPY 的可见光谱中识别出两个亮态，显示出因碘取代导致的红移。进行了包含非绝热效应和 SOC 的激发态 MD 模拟，以研究光激发至 S1 态后的弛豫过程。TSH MD 模拟揭示，系间窜越发生的时间尺度与内转换相似。在三重态布居增长后，达到了一个“饱和”阶段，三重态与单重态的比例约为 4:1。计算得到的三重态量子产率为 0.85，与实验单线态氧生成产率 0.99 定性一致。
引用
@article{arxiv.2411.10893,
title = {Quantum Chemical and Trajectory Surface Hopping Molecular Dynamics Study of Iodine-based BODIPY Photosensitizer},
author = {Mirza Wasif Baig and Marek Pederzoli and Mojmír Kývala and Jiří Pittner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.10893},
year = {2025}
}