Фемтосекундная спектроскопия нестационарного поглощения как мощный инструмент исследования динамики фотопроцессов на примере галогенидных комплексов меди (II)

Докладчик: Мерещенко Андрей Сергеевич, д. х. н., доцент кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ

a.mereshchenko@spbu.ru

Дата, время и место: 20 января 2022 г., 17:00, онлайн (MS Teams)


В химии высоких энергий одним из основных направлений является изучение процессов, происходящих в результате поглощения света и перевода системы в возбужденное электронное состояние. Изучение данных процессов является критическим в науке и современных технологиях для разработки новых фотоактивных материалов и применения фотохимических реакций в различных областях науки и техники. Для понимания фундаментальных закономерностей процессов, происходящих в химических системах в результате поглощения света, требуется подробное изучение систем как экспериментально с максимальным временным разрешением, так и теоретически с использованием высокоуровневых квантово-химических методов. Фемтосекундная спектроскопия нестационарного поглощения является экспериментальным методом, позволяющим изучать механизм и скорости процессов, происходящих в результате поглощения света видимого и УФ-диапазона различными частицами и материалами, со сверхвысоким временным разрешением (до 10−14 с), сравнимым с периодом колебания атомов в молекуле.

Доклад посвящен обсуждению результатов исследования сверхбыстрой динамики возбужденных электронных состояний относительно простых галогенидных комплексов меди(II) в неводных растворителях методом фемтосекундной спектроскопии нестационарного поглощения с применением методов квантово-химического моделирования для интерпретации результатов. Результаты данного исследования дают возможность для более глубокого понимания процессов в более сложных системах, например, процесса переноса заряда в медь-содержащих белках – одного из ключевых процессов фотосинтеза. В докладе будет подробно разобрана динамика возбужденных электронных состояний (d-d состояний и состояний с переносом заряда с лиганда на металл) некоторых хлоридных и бромидных комплексов меди (II). Также, будет продемонстрирован эффект растворителя на скорость и механизм фотохимических и фотофизических процессов исследованных комплексов меди (II).

Научные статьи автора по теме доклада:
  1. Khvorost, T. A.; Beliaev, L. Y.; Masaoka, Y.; Hidaka, T.; Myasnikova, O.S.; Ostras, A.S.; Bogachev, N.A.; Skripkin, M.Y.; Panov, M.S.; Ryazantsev, M.N.; Nagasawa, Y.; Mereshchenko, A.S. “Ultrafast Excited-State Dynamics of CuBr3–Complex Studied with Sub-20 fs Resolution” // J. Phys. Chem. B, 2021. 125, 7213–7221. DOI: 10.1021/acs.jpcb.1c03797
  2. Mereshchenko, A. S.; Myasnikova, O. S.; Olshin, P. K.; Matveev, S. M.; Panov, M.S.; Kochemirovsky, V.A.; Skripkin, M.Yu.; Tarnovsky, A.N. “Ultrafast Excited-State Dynamics of Ligand-Field and Ligand-to-Metal Charge-Transfer States of CuCl42– in Solution: A Detailed Transient Absorption Study” // J. Phys. Chem. B, 2018, 122, 10558–10571.
  3. Olshin, P.K.; Myasnikova, O.S.; Kashina, M.V.; Gorbunov, A.O.; Bogachev, N.A.; Kompanets, V.O.; Chekalin, S.V.; Pulkin, S.A.; Kochemirovsky, V.A.; Skripkin, M.Yu.; Mereshchenko, A.S. “The electronic spectra and the structures of the individual copper(II) chloride and bromide complexes in acetonitrile according to steady-state absorption spectroscopy and DFT/TD-DFT calculations” // Chem. Phys. 2018, 503, 14–19.
  4. Mereshchenko, A.S.; Myasnikova O.S.; Panov, M.S.; Kochemirovsky, V.A.; Skripkin, M.Yu.; Budkina, D.S.; Tarnovsky, A.N. "Solvent Effects on Nonradiative Relaxation Dynamics of Low-Energy Ligand-Field Excited States: A CuCl42– Complex" // J. Phys. Chem. B., 2017, 121, 4562–4568.
  5. Mereshchenko, A.S.; Olshin,P.K;  Myasnikova,O.S.; Panov, M.S.; Kochemirovsky,V.A.; Skripkin, M.Yu.; Moroz, P.N.; Zamkov, M.;Tarnovsky, A.N. “Ultrafast Photochemistry of Copper(II) Monochlorocomplexes in Methanol and Acetonitrile by Broadband Deep-UV-to-Near-IR Femtosecond Transient Absorption Spectroscopy” // J. Phys. Chem. A., 2016,120, 1833–1844.
  6. Mereshchenko, A.S.; Olshin, P.K.; Karabaeva, K.E.; Panov, M.S.; Wilson, R.M.; Kochemirovsky, V.A.; Skripkin, M. Yu.; Tveryanovich, Yu. S.; Tarnovsky, A. N. "Mechanism of Formation of Copper(II) Chloro Complexes Revealed by Transient Absorption Spectroscopy and DFT/TDDFT Calculations" // J. Phys. Chem. B., 2015, 119, 8754–8763.
  7. Кочемировский, В.А.; Скрипкин, М.Ю.; Тверьянович, Ю.С.; Мерещенко, А.С.; Горбунов, А.О.; Панов, М.С.; Тумкин, И.И.; Сафонов С.В. “Лазерно-индуцированное осаждение меди из водных и водно-органических растворов: состояние и перспективы исследований” // Усп. химии, 2015, 84, 1059–1075.
  8. Matveev, S.M.; Mereshchenko, A.S.; Panov, M.S.; Tarnovsky, A.N. “Probing the Fate of Lowest-Energy Near-Infrared Metal-Centered Electronic Excited States: CuCl42- and IrBr62-” // J. Phys. Chem. B., 2015, 119, 4857–4864. (Cover paper).
  9. Mereshchenko, A.S.; Olshin, P.K.; Karimov, A.M.; Skripkin, M.Yu.; Burkov, K.A.; Tveryanovich, Yu.S.; Tarnovsky, A.N. “Photochemistry of Copper(II) Chlorocomplexes in Acetonitrile: Trapping the Ligand-to-Metal Charge Transfer Excited State Relaxations Pathways” // Chem. Phys. Lett., 2014, 615, 105–110.
  10. Mereshchenko, A.S.; Pal, S.K.; Karabaeva, K.E.; El-Khoury, P.Z.; Tarnovsky, A.N. “The Photochemistry of Monochloro Complexes of Copper (II) in Methanol Probed by Ultrafast Transient Absorption Spectroscopy” // J. Phys. Chem. A, 2012, 116, 2791–2799.