Öz
Photoinduced electron transfer systems have optical applications such as sensory photoreceptors and light-emitting diodes. The photonic energy which is harvested by an antenna is transformed into ground state chemistry utilizing photoinduced electron transfer or photochemical bond reorganization [1]. Amino acids often possess particular properties, such as weak van der Waals and hydrogenbonds, wide transparency ranges in the visible regions and zwitterionic nature of the molecules which are very important in materials science [2]. In order to be able to optimize the efficiency of organic optical devices, it is an advantage to understand completely the physical behaviour of compounds in gas phase and in solution.
We have studied geometrical structure, electronic structure and optical excitation of pyrene(Py)/1-hydroxypyrene (PyOH) with aromatic amino acids in vacuum and in water using DFT and TD-DFT calculations. The density functional theory (DFT) computations have been performed at ωB97XD/6-31G(d,p) level using Gaussian 09 program [3].
Pyrene and hydroxypyrene were chosen as molecular antenna and aromatic amino acids were chosen as electron donors. Our results show that more stable complexes are formed in vacuum. Tryptophan (Trp) complexes are the most stable among all optimized complexes. Significant geometrical changes have been observed for the optimized complexes between gas phase and water. Pyrene/hydroxypyrene-aminoacid interactions via π-π stacking promote the photoinduced transfer reactions. Calculated HOMO-LUMO
energies confirm that charge-transfer occurs between the molecules. The most significant charge transfer is observed for Trp complexes between HOMO-1 and LUMO. It is concluded that the lowering of highest occupied orbital (HOMO) and lowest unoccupied molecular
orbital (LUMO) energy gap appears to be cause of its enhanced charge transfer.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- Z. Shen, R. Procházka, J. Daub, N. Fritz, N. Acar, S. Schneider, Phys. Chem. Chem. Phys., 5(15), 3257-3269 (2003).
- J. Zyss, Molecular Nonlinear Optics Materials, Physics and Devices, Academic Press, New York, 1994. J. F. Nicoud, R. J. Twieg, in: D.S.Chemla, J. Zyss (Eds.), Nonlinear Optical Properties of Organic Molecules and Crystals, Academic Press, London, 1987.
- M. J. Frisch et al. Gaussian 09-C01, Gaussian Inc., Wallingford CT, USA, 2010.
Öz
Isık etkisiyle çalısan elektron transfer sistemleri LEDler ve fotoreseptörler gibi uygulama alanlarına sahiptir. Antenle toplanan fotonik enerji ısıklı elektron transferi veya fotokimyasal bağ organizasyonu ile temel hale aktarılır [1]. Amino asitler zayıf van der Waals ve hidrojen bağı etkilesimleri, görünür bölgedeki genis geçirgenlik aralığı ve zwitteriyonik yapılar gibi malzeme bilimi açısından önemli özelliklere sahiptirler [2]. Organik optik cihazların verimliliği için gaz fazında ve çözeltide fiziksel özelliklerinin anlasılması gerekir. Bu çalısmada pren(Py)/1-hidroksipren (PyOH)-aromatik amino asit kompleksleri vakumda ve çözeltide DFT ve TD-DFT yöntemleri ile incelenmistir. Hesaplamalar Gaussian 09 programında [3] yer alan ωB97XD/6-31G(d,p) seviyesinde yapılmıstır. Pren ve hidroksipren moleküler anten, aromatik amino asitler ise elektron donor olarak seçilmistir. Sonuçlarımız vakumda daha kararlı kopmleksler olustuğunu göstermektedir. En kararlı yapılar Triptofan (Trp) için elde edilmistir. Gazda ve suda önemli yapısal farklılıklar gözlenmistir. Pren/ hidroksipren-amino asitler arasındaki π-π etkilesimleri ısıkla transfer tepkimelerini arttırmaktadır. HOMO-LUMO enerjileri yük transferi olduğunu doğrulamaktadır. En belirgin yük transferi Trp kompleksinde HOMO-1 ve LUMO arasında görülmüstür. HOMO ve LUMO arasındaki enerji farkının azalmasının yük transferini kolaylastırdığı sonucuna varılmıstır.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- Z. Shen, R. Procházka, J. Daub, N. Fritz, N. Acar, S. Schneider, Phys. Chem. Chem. Phys., 5(15), 3257-3269 (2003).
- J. Zyss, Molecular Nonlinear Optics Materials, Physics and Devices, Academic Press, New York, 1994. J. F. Nicoud, R. J. Twieg, in: D.S.Chemla, J. Zyss (Eds.), Nonlinear Optical Properties of Organic Molecules and Crystals, Academic Press, London, 1987.
- M. J. Frisch et al. Gaussian 09-C01, Gaussian Inc., Wallingford CT, USA, 2010.
Ayrıntılar
| Birincil Dil | İngilizce |
|---|---|
| Bölüm | TOPLANTI BILDIRILERI |
| Yazarlar | |
| Yayımlanma Tarihi | 30 Ocak 2015 |
| Gönderilme Tarihi | 22 Ocak 2015 |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2015 Cilt: 2 Sayı: 2 |
