Динамические модели спин-селективных химических реакций

• Автор: Феськов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 152 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Динамические модели фотоиндуцированного переноса электрона в вязкой среде
1.1. Современное состояние микроскопической теории переноса электрона в конденсированной среде
1.2. Модели реакции фотоиндуцированного переноса электрона в комплексах смешанной валентности
1.3. Стохастическая модель фотоиндуцированного переноса электрона на парамагнитный акцептор
1.4. Основные результаты и выводы
ГЛАВА 2. Спиновый катализ в системах с участием высоко спиновых
парамагнитных частиц
2.1. Обменный механизм ЗТ-переходов в радикальной паре под влиянием третьей парамагнитной частицы
2.2. Спиновый катализ во внешнем магнитном поле
2.3. Спиновый катализ с учетом тонкой структуры уровней частицы-катализатора
2.4. Ориентационная зависимость квантового выхода в магнитном поле при учете аксиальных РНП
2.5. Основные результаты и выводы

ГЛАВА 3. Модель спинового катализа реакции переноса электрона в
фотосинтезирующих реакционных центрах бактерий
3.1. Схема первинного разделения зарядов в фотосинтезирующем реакционном центре
3.2. Динамическая модель переноса электрона в анион-радикальной хи-ноновой паре РЦ
3.3. Модель спинового катализа реакции переноса электрона в Ие-хиноновом комплексе
3.4. Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Кинетическая модель реакции в двухуровневой
системе
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Методика численного расчета интегральных характеристик химической реакции
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Современная спиновая химия может считаться одной ив самых быстро и эффективно расшивающихся областей химической физики. За годы ее существования (всего около 30-ти лет) в рамках теоретических и экспериментальных исследований были открыты многочислен ные магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях, выяснены физические основы этих явлений, разработана детальная теория магнитных и спиновых эффектов (см., например, обзоры [1, 2]). Развитие методов спиновой химии дало не только эффективные инструменты исследования спин-селективных реакций, но и предоставило возможности реального управления этими реакциями.
Основы современной спиновой химии были заложены в работах по бесспиновой теории рекомбинации радикалов, где были детально разработаны вопросы молекулярной динамики реагентов в растворах. Одним из важнейших результатов этой теории, имеющим непосредственное отношение к будущему развитию спиновой химии, было предсказание так называемого ”клеточного” эффекта в рекомбинации радикалов. В экспериментах Рабиновича и Вуда [3] было доказано., что плотная среда растворителя мешает фрагментам распадающейся молекулы разойтись, удерживая их в "клетке” при этом дочерние радикалы могут рекомбинировать и вновь образовать материнскую молекулу.
Однако физическая основа клеточного эффекта не исчерпывается лишь увеличением времени пребывания партнеров пары в непосредственном контакте. Как было показано в теоретических и экспериментальных исследованиях Нойеса [4], имеется еще один важный его аспект повторные контакты одной и той же пары реагентов. Это означает, что контакты (серии столкновений) выделенного реагента с партнера-

женис с) локализации нсдиагональных элементов матрицы плотности в окрестности тонки пересенения термов (приближение Зусмана, [40 42])
£>21 — £>12 = 7Г*А(22 — 9и)НЯ ~ Яо), (1.13)
8(Я) — дельта-функция Дирака. Подстановка (1.13) в (1.12) дает
д@ц 7гД2
дt 2 дд22 тгД2
(£>22( — £>11) ${Я — Я о) + .СцДи,
[в22 — ви) 8{Я — Яо) + Ь2в22- (1-14)

Сформулируем начальные условия для решения (1.14). Мы предполагаем, что до момента поглощения светового кванта система находилась в тепловом равновесии, и начальное распределение вдоль терма |1) задается функцией Больцмана
幑=-0)='-<*Р (-щш)- (1.15)
Далее мы предполагаем, что возбуждение полосы с пе1)еносбм заряда в комплексе приводит к быстрому электронному ’’скачку” из состояния |1) в состояние |2), не изменяя при этом координат ядер растворителя
г(е,г = И)) = а+ехР(-Д_). (1.16)
В записи (1.15), (1.16) использованы обозначения
(1 °' а-= I; а+
V о о
В качестве начального этапа проведем анализ уравнений (1.14) в модели с линеаризованными термами. Для этого аппроксимируем термы |1) и |2) вблизи точки пересечения прямыми линиями. Из (1.11)