New insights into the photoswitching mechanisms of normal dithienylethenes

文献情報

出版日 2016-09-13
DOI 10.1039/C6CP03471C
インパクトファクター 3.676
著者

G. Buntinx, O. Devos, N. Jaïdane, S. Delbaere, A. K. Tiwari, J. Dubois, M. Takeshita, Y. Wada, S. Aloïse


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要旨

The photoswitching and competitive processes of the referent photochromic diarylethene derivative 1,2-bis(2,4-dimethyl-5-phenyl-3-thienyl)perfluorocyclopentene (DTE) and a novel bridged analog DTE-m5 have been investigated by state-of-the-art TD-DFT calculations and ultrafast spectroscopy supported by advanced chemometric data treatments. Focusing on DTE, the overall deactivation pathway of both antiparallel (AP) and parallel (P) conformers of the open form (OF) (1 : 1 in solution) has been resolved and rationalized starting from the Franck–Condon (FC) region to the ground state recovery. For the photo-excited P conformer, after ultrafast relaxation (∼200 fs) towards the S1 relaxed state, an expected ISC occurred (55 ps) to produce a triplet state, 3P, the latter relaxing within 2.5 μs. Concerning the AP conformer, the photocyclization reaction is reported to proceed immediately (100 fs) starting from the FC region while the relaxed singlet state is populated in parallel. For the first time, we discovered that the latter state evolves through an unexpected ISC process (1 ps) giving rise to a second triplet state,3AP. For DTE-m5, by slightly constraining the molecule with the bridge, this triplet becomes reactive and participates in the formation of 10% of closed form (CF) probably through an adiabatic mechanism. Concerning the photoreversion, in accordance with the literature, we report on a two-step process, a 190 fs vibrational relaxation followed by a 6 ps ring-opening reaction. For the overall species at the singlet or triplet manifold, the use of advanced MCR-ALS allows us to obtain specific spectral signatures. This study is therefore a new step within the comprehension of DTE photochemistry.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
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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