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Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unb.br/handle/10482/49459
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Title: Correções vibracionais e de longo alcance na energia de reorganização em moléculas fotossintetizantes
Authors: Sena, Amanda Queiroz
Orientador(es):: Oliveira Neto, Pedro Henrique de
Assunto:: Transporte de carga
Fotossíntese
Issue Date: 1-Aug-2024
Citation: SENA, Amanda Queiroz. Correções vibracionais e de longo alcance na energia de reorganização em moléculas fotossintetizantes. 2023. 64 f. Dissertação (Mestrado em Física) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.
Abstract: Organismos fotossintetizantes são responsáveis pela forma mais abundante da natureza de conversão de energia. Por isso, é importante entender como funciona o transporte de carga entre as moléculas que participam desse processo. Segundo a teoria de Marcus, esse transporte depende de algumas propriedades dessas moléculas, tais como energia de reorganização (λ) e energia livre de Gibbs. Essas propriedades podem ser quantitativamente estimadas aplicando a teoria do funcional da densidade (DFT). No entanto, a maioria dos pigmentos na fotossíntese possuem ligações conjugadas. Sendo assim, a alternância de ligações simples e duplas aumenta o overlap dos orbitais eletrônicos. Por isso, a delocalização dos orbitais e os efeitos vibracionais são ainda mais relevantes para essas moléculas. Aqui, calculamos as energias de reorganização de 15 moléculas importantes para fotossíntese usando uma abordagem confiável baseada em DFT. O ajuste do parâmetro de longo alcance do funcional diminui os efeitos de delocalização dos orbitais, enquanto as vibrações moleculares são contabilizadas por meio do método dos ensembles nucleares. Os resultados mostram que o ajuste do funcional diminui a energia de reorganização, enquanto os efeitos vibracionais produzem distribuições dessa quantidade, afe tando as taxas de transferência de carga entre as moléculas envolvidas em até uma ordem de grandeza.
Abstract: Photosynthetic organisms are responsible for the most abundant form of energy con version in nature. Therefore, it is important to understand how charge transport between the mo lecules involved in this process works. According to Marcus theory, this transport depends on certain properties of these molecules, such as reorganization energy (λ) and Gibbs free energy. These properties can be quantitatively estimated by applying density functional theory (DFT). However, most pigments in photosynthesis have conjugated bonds. Thus, the alternation of single and double bonds increases the overlap of electronic orbitals. Therefore, orbital deloca lization and vibrational effects are even more relevant for these molecules. Here, we calculated the reorganization energies of 15 important molecules for photosynthesis using a reliable DFT based approach. The fitting of the long-range parameter of the functional reduces the effects of orbital delocalization, while molecular vibrations are accounted for by the method of nu clear ensembles. The results show that the functional fitting reduces the reorganization energy, while the vibrational effects produce distributions of this quantity, affecting charge transfer rates between the molecules involved by up to an order of magnitude.
metadata.dc.description.unidade: Instituto de Física (IF)
Description: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2023.
metadata.dc.description.ppg: Programa de Pós-Graduação em Física
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