Fotodinámica y fluorescencia con resolución temporal del azobenzeno en solución: una simulación mixta...

Área de la Ciencia:

• La fotoquímica es la fotoquímica.
• La Dinámica Química es la Dinámica Química.
• Química computacional es la química computacional.

Sus antecedentes:

• El azobenzeno se somete a la fotoisomerización, un proceso crucial en los interruptores moleculares y la ciencia de los materiales.
• Comprender la dinámica del estado excitado y los efectos del disolvente es clave para controlar el comportamiento fotoquímico del azobenzeno.

Objetivo del estudio:

• Para simular la fotodinámica del azobenzeno, centrándose en la isomerización trans → cis y cis → trans.
• Para investigar la influencia de los entornos de disolventes (en el vacío, n-hexano, metanol, etileno glicol) en la dinámica del estado excitado.

Principales métodos:

• Utilizó el método Surface Hopping (SH) para simular dinámicas de estado excitado no adiabáticas.
• Realizó simulaciones a través de diversas polaridades y viscosidades de disolventes para capturar los efectos ambientales.
• Los movimientos moleculares analizados, incluida la torsión NN, las rotaciones N-C y la flexión NNC, durante la fotoisomerización.

Principales resultados:

• Las simulaciones reproducen con precisión los rendimientos cuánticos experimentales y los datos de fluorescencia transitoria.
• La viscosidad del disolvente retrasa significativamente el movimiento de torsión NN y el decaimiento del estado excitado en la isomerización trans → cis.
• La isomerización cis → trans mostró una menor sensibilidad a la viscosidad del disolvente.

Conclusiones:

• El estudio aclara los mecanismos detallados de la fotoisomerización del azobenzeno, incluida la función de las vibraciones moleculares específicas.
• La viscosidad del disolvente juega un papel crítico en la modulación de la dinámica del estado excitado y los rendimientos cuánticos del azobenzeno.
• Los hallazgos explican el aumento contraintuitivo en el rendimiento cuántico trans → cis con la viscosidad y su vínculo con las propiedades de fluorescencia.