本项目以量子化学理论方法为基础,辅以时间分辨的光谱技术,研究系列有机分子光化学反应的动态过程以及光诱导的瞬态物质的结构和性能。阐明分子的电子结构和光化学反应性的关系。完善和修定一些光化学反应的基本原理,有望发现一些新现象,提出新概念和新思想同时发展和改进一些理论方法,也为应用研究提供理论依据。具有重要理论意义和应用前景。
我们发展、改进、应用电子相关理论、非绝热速率理论、直接从头算动力学和复杂体系从头计算方法,研究了羰基化合物、多肽、DNA碱基和金属碳链体系的激发态特性和光诱导的解离反应,取得一些创新性的成果。发现了三个势能面交叉是芳香族羰基化合物的共同特性,从理论上解释了为什么芳香族羰基化合物的光化学反应总是起源于三态,为什么芳香族羰基化合物具有强磷光和弱荧光等光物理性质。对于不对称取代羰基化合物alpha键断裂的选择性,我们的研究发现,化学键的强弱仅仅是键断裂选择性的一个因数,alpha键断裂的选择性主要取决于解离的机理。利用群表示和态的简并性,结合定量计算结果,我们得到了键选择性断裂的一般规律,提出了用态相关图,判断键选择性解离的新方法。在对肽键体系光诱导断裂过程计算模拟基础上,阐明侧链对肽键断裂机理的影响,说明肽键断裂后将伴随着一系列的物理和化学过程。光诱导肽键的断裂将光能转变为化学能,为随后多肽的折叠过程提供足够的内部能量。此项研究为光诱导蛋白肽键的断裂及随后的折叠过程,提供了有意义的理论指导。