Photophysical properties of N-methyl and N-acetyl substituted alloxazines: a theoretical investigation

文献情報

出版日 2021-05-25
DOI 10.1039/D1CP01201K
インパクトファクター 3.676
著者

Huimin Guo, Xiaolin Ma, Zhiwen Lei, Yang Qiu, Jianzhang Zhao, Bernhard Dick


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要旨

The electronic structure and photophysical properties of a series of N-methyl and N-acetyl substituted alloxazines (AZs) were investigated with extensive density functional theory (DFT) and time-dependent density functional theory (TD–DFT) based calculations. We showed that non-radiative decays from the lowest singlet and triplet excited states of these AZs are dominant over their radiative counterparts. The fast non-radiative decays of the excited AZs can be attributed to the energy consumption (Ereorg) through structural reorganization facilitated by the intrinsic normal modes of the alloxazine framework, as well as their coupling with those of the functional groups. Substitution with functional groups may lead to further perturbation of the electronic structure of the AZ chromophore, which may enhance intersystem crossing with the ππ* states of the AZs. Due to the different bonding of N1 and N3 within the alloxazine framework, substitution may result in AZs with different photophysical properties. Specifically, functionalization at N1 may help in maintaining or even reducing Ereorg and would promote the absorption and radiative decay from the excited AZs. However, the strong coupling of the vibrational modes of acetyl at N3 with the intrinsic normal modes of the alloxazine framework would contribute significantly to Ereorg, and benefit the non-radiative decay of the excited AZs. We expect that the findings would pave the way for rational design of novel AZs with extraordinary photophysical properties.

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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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