電子移動/励起エネルギー移動のカップリング計算

Couplings for Electron Transfer/Excitation Energy Transfer

• 開発者: Zhi-Qiang You, Chao-Ping Hsu

  Chao-Ping Hsu

  Zhi-Qiang You

電子移動 (ET: electron transfer) と励起エネルギー移動 (EET: excitation energy transfer) に関する電子的カップリング (electronic coupling) を計算します。ET については、GHM (generalized Mulliken-Hush) と FCD (fragment charge difference) スキームを実装しました。一重項 EET と三重項 EET については、FED (fragment excitation difference) と FSD (fragment spin difference) スキームをそれぞれ開発しました。これらのスキームは２つの励起状態を線形的に結合することで、ET、一重項 EET、三重項 EET において電荷、励起、スピンが局在化した状態の断熱状態を形成します。２つの断熱状態間の非対角ハミルトニアン行列要素からカップリング値を求めます。上記スキームは、対称性にかかわらず分子間および分子内の ET/EET を含む様々な一般事例に適用できます。この機能の使い方については、Q-Chem Manual, Section 10.17.1.1 をご覧ください。

zinc(II)-porphyrin (ZnP) と free-base porphyrin (HP) を異なるユニット数の p-phenyleneethynylene で架橋し、それぞれの一重項 EET および三重項 EET カップリングを計算した結果です。Singlet EET カップリングには、FED 法を、Triplet EET カップリングには FSD 法を使用しました。計算は HF-CIS 法を使用し、基底関数には 6-31G* を使用しました。

Publication:

• C.-P. Hsu, Z.-Q. You, H.-C. Chen, “Characterization of the Short-Range Couplings in Excitation Energy Transfer” J. Phys. Chem. C. 112, 1204 (2008)
  
• C.-P. Hsu, Z.-Q. You “The fragment spin difference scheme for triplet-triplet energy transfer coupling” J. Chem. Phys. 133, 074105 (2010)
  

More sources of information on the GMH and FCD schemes:

• R. J. Cave, M. D. Newton “Generalization of the Mulliken-Hush treatment
  for the calculation of electron transfer matrix elements” Chem. Phys. Lett. 249, 15 (1996)
  
• A. A. Voityuk, N. Rösch “Fragment charge difference method for estimating donor--acceptor electronic coupling: Application to DNA pi-stacks ” J. Chem. Phys. 117, 5607 (2002)

Q-Chem 4.0 マニュアル：

• Q-Chem 4.0 User's Manual (開発元：英語)
  この機能の使用法に関する詳しい情報は Q-Chem Manual, Section 10.17.1.1 をご覧ください。

計算例：

• GMH_FCD.out