Molecular mechanisms of the photostability of indigo

文献情報

出版日 2010-12-09
DOI 10.1039/C0CP01901A
インパクトファクター 3.676
著者

Andrzej L. Sobolewski, Wolfgang Domcke


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要旨

The photophysics of indigo as well as of bispyrroleindigo, the basic chromophore of indigo, has been investigated with ab initio electronic-structure calculations. Vertical electronic excitation energies and excited-state potential-energy profiles have been calculated with the CASSCF, CASPT2 and CC2 methods. The calculations reveal that indigo and bispyrroleindigo undergo intramolecular single-proton transfer between adjacent N–H and CO groups in the 1ππ* excited state. The nearly barrierless proton transfer provides the pathway for a very efficient deactivation of the 1ππ* state via a conical intersection with the ground state. While a low-lying S1–S0 conical intersection exists also after double-proton transfer, the latter reaction path exhibits a much higher barrier. The reaction path for trans → cisphotoisomerizationvia the twisting of the central CC bond has been investigated for bispyrroleindigo. It has been found that the twisting of the central CC bond is unlikely to play a role in the photochemistry of indigo, because of a large potential-energy barrier and a rather high energy of the S1–S0 conical intersection of the twisted structure. These findings indicate that the exceptional photostability of indigo is the result of rapid internal conversion via intramolecular single-proton transfer, combined with the absence of a low-barrier reaction path for the generation of the cis isomer via trans → cisphotoisomerization.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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