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[综合交流] 求助Marcus理论下由三重态生成自由基离子的重组能计算

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本帖最后由 Altair 于 2022-5-8 22:08 编辑

各位老师好。我在阅读了文献【J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 29, 12681–12689】后,尝试重复文中计算PeT反应重组能,但遇到了问题。

这篇文章主要研究了花菁染料(Cy)被硫醇(本文主要指的是β-巯基乙醇,βME)进攻的机理。大致内容是:处于激发态的Cy可以被硫醇进攻,通过PeT进入暗态。

作者在文中对PeT过程涉及到的能量变化,在Marcus理论框架下进行了计算,并给出了能级图(正文图5)。以Cy5为例,作者认为发生了一个这样的PeT反应(SI表18):



这个反应可以被拆分为两个半反应(SI表16、17),即3*Cy --> Cy-· 和 RS- --> RS· 。作者对两个半反应都进行了重组能(reorganization energy)和吉布斯电子传递自由能(the Gibbs  free energy of electron transfer)的计算。

在阅读了sob老师的博文http://sobereva.com/330后,我认为作者是这样计算的(以半反应3*Cy --> Cy-· 为例):


依次计算四个点的能量,然后重组能 λ = |E2-E3| + |E4-E1|,吉布斯电子传递自由能 = E3-E1

关于Cy-·,作者在正文中画了这样一张图:



在实际计算的过程中,对于 Cy-· ,我一开始认为这个就是Cy分子得到一个电子形成的,体系原子数没有改变。我实际使用的分子是Cy5,基态时带1个正电荷,自旋多重度为1。所以计算Cy-·时我设置的电荷和自旋多重度分别是 0 2。然后三重态使用的是UKS方法计算的,各个点的输入和输出文件附在了文后的链接中。

我按照我的想法做了计算。优化过程中使用了opt和freq,也都收敛了(但并未检验波函数稳定性)。
结果如图所示:


重组能大的离谱……想问下各位老师,是我关于 Cy-· 的设置错了吗?这个自由基离子是以什么样的形式存在的呢?相比基态的Cy,其少了一个氢原子吗?

恳请各位老师指点!


PS:
计算过程中的文件:

链接:https://pan.baidu.com/s/1uNfwFXpAWPsfKUmLLxZSww?pwd=1234
提取码:1234


(各个点对应的文件:
点1:Cy5_T1
点2:Cy5_T1str_Cy5-d
点3:Cy5-d
点4:Cy5-dstr_T1)


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