Transient Changes in Molecular Geometries and How to Model Them: Simulating Chemical Reactions of Metal Complexes in Solution to Explore Dynamics, Solvation, Coherence, and the Link to Experiment

این پایان‌نامه جنبه‌های مختلف اتلاف انرژی تحریک اضافی را از طریق تغییرات دینامیکی در ساختار مولکولی، حالت‌های ارتعاشی و حل‌پذیری بررسی می‌کند. کار محاسباتی به دقت شرح داده شده و نتایج با داده های تجربی به دست آمده با استفاده از طیف سنجی فمتوثانیه و پراکندگی اشعه ایکس مقایسه می شود. سطح توافق بین تئوری و آزمایش چشمگیر است و هم اعتبار قانع کننده ای از روش و هم بینش های جدید قابل توجهی را در مورد دینامیک شیمیایی و عوامل تعیین کننده مولکولی داده های تجربی ارائه می دهد. از این رو، روش ارائه شده در پایان نامه این پتانسیل را دارد که سهم بسیار مهمی در زمینه به سرعت در حال رشد علم اشعه ایکس فمتوثانیه باشد، روندی که در چندین لیزر اشعه ایکس الکترون آزاد (XFEL) که در حال حاضر در اطراف ساخته شده اند منعکس شده است. جهان.

فرایندهای شیمیایی ناشی از نور با حرکت مولکولی الکترون‌ها و هسته‌ها در مقیاس زمانی فمتوثانیه همراه هستند. کشف این دینامیک برای درک ما از واکنش شیمیایی در سطح بنیادی بسیار مهم است.

Asmus O. Dohn یک روش بسیار کارآمد QM/MM Direct Dynamics برای پیش‌بینی دینامیک حل‌پذیری مجتمع‌های فلزات واسطه در محلول پیاده‌سازی کرده است. .

This thesis examines various aspects of excess excitation energy dissipation via dynamic changes in molecular structure, vibrational modes and solvation. The computational work is carefully described and the results are compared to experimental data obtained using femtosecond spectroscopy and x-ray scattering. The level of agreement between theory and experiment is impressive and provides both a convincing validation of the method and significant new insights into the chemical dynamics and molecular determinants of the experimental data. Hence, the method presented in the thesis has the potential to become a very important contribution to the rapidly growing field of femtosecond x-ray science, a trend reflected in the several free-electron x-ray lasers (XFELs) currently being built around the world.

Light-induced chemical processes are accompanied by molecular motion of electrons and nuclei on the femtosecond time scale. Uncovering these dynamics is central to our understanding of the chemical reaction on a fundamental level.

Asmus O. Dohn has implemented a highly efficient QM/MM Direct Dynamics method for predicting the solvation dynamics of transition metal complexes in solution.