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Journal of the Korean Chemical Society (JKCS)

ISSN 1017-2548(Print)
ISSN 2234-8530(Online)
Volume 55, Number 3
JKCSEZ 55(3)
June 20, 2011 

 
Title
Hydrogen Bonding Dynamics of Phenol-(H2O)2 Cluster in the Electronic Excited State: a DFT/TDDFT Study

전자 여기상태에서 phenol-(H2O)2 크러스터의 수소결합 동력학: DFT/TDDFT 연구
Author
Se Wang, Ce Hao*, Dandan Wang, Hong Dong, Jieshan Qiu

Se Wang, Ce Hao*, Dandan Wang, Hong Dong, Jieshan Qiu
Keywords
수소결합, 여기 상태, 전자 스펙트럼, 진동 스펙트럼 , Hydrogen bond, Excited state, Electronic spectra, Vibrational spectra
Abstract
Phenol-(H2O)2 착물의 여기상태 수소 결합 동력학을 시간 의존 밀도 함수 이론(TDDFT) 법으로 연구하였다. 수 소-결합된 착물에 대한 바닥 상태 및 다른 전자 여기 상태들 (S1와 T1)에서의 기하학적 구조와 IR 스펙트라를 밀도 함수 이론(DFT)와 TDDFT 방법을 사용하여 계산하였다. 페놀과 두 물분자 간에 3개의 수소 결합으로 구성된 고리가 형성되었 다. 세 개의 수소 결합에서 분자간 수소결합 O1-H2…O3-H은 S1 그리고 T1 상태에서 더 강해졌지만, 수소결합 O5-H6…O1- H은 S1과 T1상태에서 약해졌다. 이러한 결과들은 다른 전자 상태에서 수소 결합과 hydrogen-bonding groups의 결합 길이 의 변화를 이론적으로 모니터링하여 얻었다. 수소 결합 O1-H2…O3-H가 S1와 T1 상태 모두에서 강화된다는 것은 OH( phenol)의 계산된 신축 진동 모드가 광 여기에 의해 적색-이동한다는 것으로부터 확인 되었다. 전자 여기 상태에서 수 소 결합이 강해지고 약해지는 행동은 phenol-(H2O)n의 다른 고리 구조에 존재할 수 있다.

The time-dependent density functional theory (TDDFT) method has been carried out to investigate the excitedstate hydrogen-bonding dynamics of phenol-(H2O)2 complex. The geometric structures and infrared (IR) spectra in ground state and different electronically excited states (S1 and T1) of the hydrogen-bonded complex have been calculated using the density functional theory (DFT) and TDDFT method. A ring of three hydrogen bonds is formed between phenol and two water molecules. We have demonstrated that the intermolecular hydrogen bond O1-H2···O3-H of the three hydrogen bonds is strengthened in S1 and T1 states. In contrast, the hydrogen bond O5-H6···O1-H is weakened in S1 and T1 states. These results are obtained by theoretically monitoring the changes of the bond lengths of the hydrogen bonds and hydrogen-bonding groups in different electronic states. The hydrogen bond O1-H2···O3-H strengthening in both the S1 and T1 states is confirmed by the calculated stretching vibrational mode of O-H (phenol) being red-shifted upon photoexcitation. The hydrogen bond strengthening and weakening behavior in electronically excited states may exist in other ring structures of phenol-(H2O)n.

Page
385 - 391
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