An extended Förster theory (EFT), previously derived (L. B.-Å. Johansson et al. J. Chem. Phys., 1996,105) has theoretically been adapted and used in simulations of donor-acceptor energy transfer (DAET), which is a process often referred to as FRET. It was shown that the classical Förster theory is only valid in the initial part of the fluorescence decay. In this thesis an EFT is derived and outlined for electronic energy transport between two fluorescent molecules which are chemically identical, but photophysically non-identical. The energy migration within such asymmetric pairs is partially reversible and therefore referred to as partial donor-donor energy migration (PDDEM). The previously derived model of PDDEM (S. V. Kalinin et al. Spectrochim Acta Part A, 2002,58) is an approximation of the EFT. In particular, the EFT accounts for the time-dependent reorientations as well as the distance that influence the rate of electronic energy migration. The reorientation of the fluorophores transition dipole moments has been simulated using Brownian dynamics. As a result, the related “k2-problem” has been solved. The EFT of PDDEM has also been studied regarding the effect of PDDEM on experimental observables e.g. quantum yield of fluorescence and steady-state anisotropies

Fluctuations in protein structure are vital to function. This contrasts the dominating structure-function paradigm, which connects the well-defined three-dimensional protein structure to its function. However, catalysis is observed in disordered enzymes, which lack a defined structure. Disordered proteins are involved in molecular recognition events as well. The aim of this Thesis is to describe the structural changes occuring in protein structure and to investigate the mechanism of molecular recognition. Protein architecture is classified in a hierarchical manner, that is, it is categorized into primary, secondary, and tertiary levels. One of the major questions in biology today is how proteins fold into a defined three-dimensional structure. Some protein folding models, like the framework model, suggest that the secondary structure, like α-helices, is formed before the tertiary structure. This Thesis raises two questions: First, are structural fluctuations that occur in the protein related to the folding of the protein structure? Second, is the hierarchic classification of the protein architecture useful to describe said structural fluctuations? Kinetic studies of protein folding show that important dynamical processes of the folding occur on the microsecond timescale, which is why time-resolved fluorescence spectroscopy was chosen as the principal method for studying structural fluctuations in the peptides. Time-resolved fluorescence spectroscopy offers a number of experimental advantages and is useful for characterizing typical structural elements of the peptides on the sub-microsecond timescale. By observing the fluorescence lifetime distribution of the fluorescent probe, which is a part of the hydrophobic core of a four-helix bundle, it is shown that the hydrophobic core changes hydration state, from a completely dehydrated to a partly hydrated hydrophobic core. These fluctuations are related to the tertiary structure of the four-helix bundle and constitute structural transitions between the completely folded four-helix bundle and the molten globule version. Equilibrium unfolding of the four-helix bundle, using chemical denaturants or increased temperature, shows that the tertiary structure unfolds before the secondary structure, via the molten globule state, which suggests a hierarchic folding mechanism of the four-helix bundle. Fluctuations of a 12 amino acid long helical segment, without tertiary structure, involve a conformational search of different helical organizations of the backbone. Binding and recognition of a helix-loop-helix to carbonic anhydrase occurs through a partly folded intermediate before the final tertiary and bimolecular structure is formed between the two biomolecules. This confirms the latest established theory of recognition that the binding and the folding processes are coupled for the binding molecules.

ZnO nanoparticles in the size range 2.5–7 nm have been synthesised by a wet chemical method where ZnO particles were grown in basic zinc acetate solution. The optical band gap increases when the size of the particles decreases. An empirical relation between the optical band gap given from absorption measurements, and particle size given from XRD measurements has been developed and compared to other similar relations found in the literature.    Time resolved UV-Vis spectroscopy has been used to follow the growth of particles in situ in solution. The data show that the growth mechanism not can be described by a simple Oswald ripening approach and nor by an exclusive agglomeration of smaller clusters into larger particles. The growth mechanism is more likely a combination of the proposed reaction themes. The data also reveal that particle formation do not demand a heating step for formation of the commonly assumed initial cluster Zn4O(CH3COO)6.    Steady state fluorescence has been studied as a function of particle size during growth in solution. These measurements confirm what is found in the literature in that the visible fluorescence is shifted to longer wavelengths and loses in intensity as the particles grow. Some picosecond spectroscopy has also been done where the UV fluorescence has been investigated. From these measurements it is apparent that the lifetime of the fluorescence increases with particle size.     The phonon spectrum of ZnO has been studied with Raman spectroscopy for a number of different particle sizes. From these measurements it is clear that there is a strong quenching of the phonons due to confinement for the small particles, and the only clearly observed vibration is one at 436 cm-1 which intensity strongly increases with particle size.

Mittels Photolumineszenz(PL)-Spektroskopie werden die Lumineszenzeigenschaften von wurtzitischen MgZnO-Dünnfilmen mit Mg-Konzentrationen im Bereich von 0 ≤ x ≤ 0,35 experimentell untersucht und die gefundenen Zusammenhänge anhand mehrerer im Rahmen dieser Arbeit entwickelter Modelle theoretisch beschrieben. Dabei werden Erklärungen für verschiedene Auswirkungen der Mischkristallunordnung auf die Lumineszenz dieses ternären Mischhalbleiters vorgestellt, welche in der Literatur bisher nicht bzw. nur unvollständig untersucht wurden. Aufgrund der Mischkristallverbreiterung überlagern sich in MgZnO für x > 0,02 die Lumineszenzbeiträge von störstellengebundenen, freien und in Potentialmulden lokalisierten Exzitonen. Sie können daher mittels zeitintegrierter PL nicht spektral getrennt werden. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die verschiedenen Übergänge dennoch durch zeitaufgelöste PL-Messungen unterschieden und identifiziert werden können. Die gemessenen PL-Transienten werden angepasst und die Linienform der Lumineszenzabklingkurven in Abhängigkeit von der PL-Energie analysiert. Die Bewegung der Exzitonen im Mischkristall wird unter Verwendung eines Effektiv-Masse-Modells quantenmechanisch beschrieben und der Einfluss der Mischkristallunordnung auf die optischen Übergänge qualitativ untersucht. Dabei wird insbesondere auf die Mischkristallverbreiterung sowie auf das nichtexponentielle Abklingen der Lumineszenz eingegangen. Daneben wird ein Tunnelmodell vorgestellt, mit welchem die zeitverzögerten PL-Spektren von MgZnO quantitativ reproduziert werden können. Dabei wird die asymmetrische Linienform sowie die zeitabhängige Rotverschiebung des Emissionsmaximums modelliert und die Parameter auf mikroskopische Eigenschaften der Exzitonen zurückgeführt. Außerdem wird die für Mischkristalle typische S-förmige Verschiebung des temperaturabhängigen PL-Maximums durch ein modifiziertes Arrheniusmodell erklärt.

The laser beam interaction with matter and the plasma generation have been studied for many years. In some applications what is really important is to understand the composition and the temporal evolution of the species in the interested medium. In this thesis, time resolved optical spectroscopy was employed to understand the evolution of the plasma which is produced by interaction of Infrared (1.064 &micro / m) laser beam with air. In this thesis, a new technique is suggested to analyze the time evolution of laser induced breakdown spectroscopy. The suggested method and the instrumentation of the setup are tested with a single gas (He). After the tests, we analyzed time sequence spectra of Laser Induced Air Breakdown. The suggested method is based on triggering the laser and the spectrometer at different time and applying the spectrometer trigger time by adding the time delay (&amp / #916 / t) between them by using the pulse generator. The results show that the decay rates are slowing down microseconds after the excitation of the plasma. The results of the time-resolved measurements of the line spectra show that different component of the air has different decay rate, and lifetime. The lifetime of helium is 20 &micro / s, and the decay start 5 &micro / s after the initiation of plasma. Air has 12 &micro / s lifetime, and the decay start 3 &micro / s after the initiation of the plasma. Also, the decay rate and the lifetime depend on the state. We also calculate Doppler velocity for different component and different emission states. Doppler velocities show that the component which has great mass has small velocity, the component which has small mass has high velocity.

In dieser Doktorarbeit wird die Magnetisierungsdynamik von strukturierten, weichmagnetischen Einzelschichten aus Permalloy (Ni81Fe19) mittels stroboskopischer Kerrmikroskopie untersucht. Die Dicke der in unterschiedliche Formen (Kreise, Quadrate und Rechtecke) strukturierten magnetischen Schicht beträgt 50 nm bzw. 160 nm. Durch die Verwendung eines gepulsten Lasers als Beleuchtungsquelle wird eine Zeitauflösung erreicht, die unter 25 ps liegt. Parallel zu den Laserpulsen wird die Probe mit gepulsten Magnetfeldern angeregt und die Reaktion der Magnetisierung auf diese schnellen Magnetfeldänderungen wird untersucht. Diese Reaktion der Magnetisierung unterscheidet sich deutlich von einer Anregung mit quasistatischen Magnetfeldern. Durch die stroboskopische Beobachtungsweise sind nur reversible Prozesse sichtbar, irreversible Prozesse werden durch die Mittelung über mehrere Millionen Anregungs- und Beobachtungspulse nicht abgebildet. Dies wird bei der Anregung eines Vortex in einer Kreisscheibe deutlich, bei dem die Magnetisierungsrichtung im Vortexkern durch das gepulste Magnetfeld teilweise geschaltet wird. Dadurch ändert sich der Drehsinn der spiralförmigen Relaxationsbewegung des Vortex, was zu einer Überlagerung der beiden Bewegungen während der Beobachtung führt. Desweiteren wird eine Vervielfältigung von Vortex-Antivortex Paaren in Stachelwänden durch hochfrequente Felder gezeigt. Diese Vervielfältigung führt zur Erzeugung eines neuen, metastabilen Zustandes mit geringerem Stachelabstand. Mit steigender Frequenz des Feldes fällt der Stachelabstand bis auf 30 % des Ausgangswertes. Ab einer Grenzfrequenz, die durch die ferromagnetische Resonanz gegeben ist, kann die Magnetisierung dem Feld nicht mehr folgen und die Wandstruktur ist vergleichbar mit der im quasistatischen Grenzfall. Auch in dickeren Elementen wird diese Erzeugung beobachtet, wo sie zu einer irreversiblen Wandtransformation von der asymmetrischen Blochwand zur Stachelwand führt. Bei der Pulsanregung eines Landau-Domänenzustandes in einem Quadrat kommt es zur Bildung von sichelartigen Domänen an den Ecken des Quadrates. Die Entstehung dieser Domänen geschieht relativ schnell innerhalb einer Nanosekunde. Während der Relaxation der Magnetisierung lösen sich diese neu entstandenen Domänen durch Wandverschiebung wieder auf. Die Auflösung der Domänen geschieht deutlich langsamer als die Entstehung, was durch die unterschiedlichen Mechanismen, die bei der Entstehung (Magnetisierungsdrehung) und Auflösung (Wandverschiebung) der Domänen involviert sind, begründet werden kann. Außerdem kommt es zu einer inkohärenten Drehung der Magnetisierung in der Domäne mit antiparalleler Ausrichtung der Magnetisierung bezüglich des Pulsfeldes. Diese Drehung der Magnetisierung, lateral abwechselnd nach links und rechts, wird durch eine leichte Abweichung der Magnetisierung von einer perfekt homogenen Ausrichtung begünstigt.

Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία με ευαισθητοποίηση χρωστικής (Dye Sensitized Solar Cells, DSSCs) κίνησαν το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας ύστερα από την πρωτότυπη δημοσίευση του 1991 των Grätzel και O' Regan. Προτάθηκαν ως μία φθηνή εναλλακτική λύση σε σύγκριση με τα συμβατικά ηλιακά στοιχεία από άμορφο πυρίτιο (amorphous silicon). Οι κύριοι παράγοντες που οδήγησαν την επιστημονική κοινότητα να στραφεί προς αυτή την κατεύθυνση ήταν η ευκολία σύνθεσης των χρωστικών με σχετικά απλές χημικές διαδικασίες και η λειτουργία των νέων αυτών φωτοβολταϊκών στοιχείων υπό συνθήκες διάχυτου φωτός. Γενικά, ένα τέτοιο φωτοβολταϊκό στοιχείο αποτελείται από μία φωτοάνοδο (photoanode), ένα πορώδες υπόστρωμα από ημιαγώγιμο οξείδιο μετάλλου (metal oxide semiconducting film), μία χρωστική που χρησιμοποιείται ως φωτοευαισθητοποιητής (sensitizer), έναν ηλεκτρολύτη (electrolyte) και ένα αντιηλεκτρόδιο (counter electrode), το οποίο, συνήθως, επικαλύπτεται με ένα λεπτό στρώμα από πλατίνα (Pt). Η κύρια διεργασία που λαμβάνει μέρος σε ένα DSSC, μετά από την απορρόφηση φωτός, είναι μία διεπιφανειακή μεταφορά φορτίου (interfacial electron transfer IET) από την ηλεκτρονιακά διεγερμένη στάθμη της χρωστικής προς τη ζώνη αγωγιμότητας του ημιαγωγού. Η χρονική της διάρκεια είναι της τάξεως των μερικών εκατοντάδων fs και κατατάσσεται στα υπερταχέα φαινόμενα. Ο όρος που έχει επικρατήσει, για τη διεργασία αυτή στα DSSCs, είναι έκχυση ηλεκτρονίων (electron injection) και χρησιμοποιείται στην παρούσα διπλωματική εργασία. Η τεχνική της φασματοσκοπίας φθορισμού χρονικής ανάλυσης με παλμούς διάρκειας μερικών δεκάδων fs, αποτελεί μία από τις πιο αξιόπιστες και άμεσες τεχνικές για την καλύτερη δυνατή καταγραφή υπερταχέων φαινομένων, όπως η έκχυση ηλεκτρονίων. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της έκχυσης ηλεκτρονίων με τη χρήση δύο νέων οργανικών χρωστικών, της μορφής D-π-A, ως φωτοευαισθητοποιητές σε DSSCs με την τεχνική αυτή.Στο πρώτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία γενική επισκόπηση των βασικών αρχών που διέπουν τα φωτοβολταϊκά στοιχεία με ευαισθητοποίηση χρωστικής. Αρχικά, γίνεται αναφορά στα μέρη που αποτελούν ένα τέτοιο φωτοβολταϊκό στοιχείο και ακολούθως στα υλικά και στις διεργασίες οι οποίες συμμετέχουν σε ένα ολοκληρωμένο DSSC.Στο δεύτερο κεφάλαιο επιχειρείται, στο πρώτο σκέλος, μία γενική ανασκόπηση της θεωρίας του Markus για τη μεταφορά των ηλεκτρονίων (Markus Theory). Έπειτα, πραγματοποιείται μία αναλυτική επισκόπηση της δυναμικής και κινηματικής των διεργασιών που συντελούνται στα DSSCs. Συνεχίζοντας στο τρίτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται πληροφορίες σχετικές με τα υποστρώματα και τις χρωστικές που χρησιμοποιούνται στα DSSCs. Το κεφάλαιο επικεντρώνεται στην περιγραφή των υποστρωμάτων TiO2 και ΖnO, τα οποία αποτελούν τα κύρια υποστρώματα που χρησιμοποιούνται στα DSSCs. Στο δεύτερο σκέλος του κεφαλαίου, πραγματοποιείται αναφορά στις ιδιότητες που οφείλουν να πληρούν οι χρωστικές, για τη χρήση τους στα DSSCs, καθώς και εκτενής ανασκόπηση των χρωστικών, οι οποίες έχουν χρησιμοποιηθεί, μέχρι σήμερα, ως φωτοευαισθητοποιητές. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι μηχανισμοί που συμμετέχουν κατά την αποδιέγερση ενός οργανικού μορίου και οι χρονικές κλίμακες, που αυτοί εμφανίζονται (διάγραμμα Jablonski). Επίσης, γίνεται αναφορά στις πληροφορίες που εξάγονται από τα φάσματα σταθερής κατάστασης (steady state spectra) και χρονικής ανάλυσης (time-resolved spectra), καθώς και η μεταξύ τους σύγκριση. Στο πέμπτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία αναλυτική περιγραφή της πειραματικής διάταξης, η οποία χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή των πειραματικών δεδομένων. Τέλος, στα τελευταία δύο κεφάλαια (πέμπτο και έκτο) περιγράφεται, στο πρώτο, ο φωτοφυσικός χαρακτηρισμός των δύο νέων οργανικών χρωστικών, ΜΖ-173 και ΜΖ-175, της δομής D-π-Α, σε διάλυμα THF και σε στερεό υπόστρωμα TiO2 αντίστοιχα, το οποίο χρησιμοποιήθηκε ως το υπόστρωμα προσρόφησης των χρωστικών. Ακολούθως, μελετήθηκε η δυναμική και η απόδοση της έκχυσης των ηλεκτρονίων από τις χρωστικές αυτές προς το ημιαγώγιμο υπόστρωμα TiO2, με χρήση της τεχνικής της φασματοσκοπίας χρονικής ανάλυσης φθορισμού με παλμούς διάρκειας μερικών δεκάδων fs (femtosecond time resolved fluorescence spectroscopy). Ως δείγμα αναφοράς, για την εύρεση της απόδοσης της έκχυσης των ηλεκτρονίων στη ζώνη αγωγιμότητας του ημιαγωγού, χρησιμοποιήθηκε νανοκρυσταλλικό υπόστρωμα Al2O3. Τέλος, πραγματοποιήθηκε η μελέτη της δυναμικής της έκχυσης των ηλεκτρονίων με τη χρήση του μορίου CDCA, ως συνπροσροφητή στην επιφάνεια των υποστρωμάτων TiO2 και Al2O3, μαζί με χρωστική ΜΖ-173, σε διάφορες συγκεντρώσεις. Αυτή η μελέτη έγινε με σκοπό τη μείωση της συσσωμάτωσης των μορίων της χρωστικής, αφού το μόριο CDCA έχει την ιδιότητα, λόγω της δομής του, να κρατά σε απόσταση τα μόρια της χρωστικής. / Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have attracted great scientific interest after the first demonstration of Grätzel and O’Regan in 1991. They were proposed as low cost alternatives to the conventional amorphous silicon solar cells. The key factors which led the scientific community to this direction are the simplicity of their fabrication procedures with mild chemical processes and their operation under ambient conditions of diffused light. Generally, a DSSC consists of a photoanode, a nanostructured metal oxide semiconducting film, a dye sensitizer, an electrolyte and a counter electrode which is usually coated with Pt. The fundamental process that takes place in a DSSC, after the absorption of a photon by the dye, is an interfacial electron transfer (IET) from the dye’s electronically excited state to the semiconductor’s conduction band (CB), taking place within a few hundred femtoseconds. The term which is generally used for this process in DSSCs is electron injection. Ultrafast fluorescence upconversion spectroscopy is one of the most precise and direct techniques for the study and interpretation of such phenomena. The main subject of this master thesis is the presentation of two novel synthesized organic dyes with D-π-A structure and their study as photosensitizers for DSSCs. It is focused on the photophycical properties of these two dyes in solution and on titanium dioxide (TiO2) substrate, which is used as the metal oxide semiconducting film, and especially on the dynamics of electron injection process from the dye’s excited state to the conduction band of the TiO2 with the aforementioned technique. Finally, the electron injection dynamics of one of dyes with coadsorption of co-adsorbers also investigated. This type of molecules can decrease the amount of aggregates penetrating among the dye molecules but on the same time they cause a decrease of the total amount of the adsorbed dye molecules.

Στην παρούσα Ειδική Ερευνητική Εργασία μελετόνται οι φωτοφυσικές ιδιότητες γνωστών χρωμοφόρων μορίων. Συγκεκριμένα μελετάται η Coumarin 30, η Fluorescein Isothiocyanate και η Dichlorofluorescein, τόσο με φασματοσκοπία σταθερής κατάστασης όσο και με φασματοσκοπία χρονικής ανάλυσης μέσω της τεχνικής Time Correlated Single Photon Counting. Η διερεύνηση γίνεται με τα μόρια αυτά να βρίσκονται σε μορφή διαλυμάτων με στόχο τον προσδιορισμό της συμπεριφοράς τους όταν αυτά βρισκονται σε διαφορετικά περιβάλλοντα (διαλύτες). Επιπλέον ερευνώνται οι αλληλεπιδράσεις των μορίων αυτών μέσω της φασματοσκοπίας σταθερής κατάστασης και χρονικής ανάλυσης όταν βρίσκονται σε μορφή μειγμάτων. / In this Master Thesis, the phophysical properties of chromophrores are investigated. Specifically, Coumarin 30, Fluorescein Isothiocyanate and Dichlorofluorescein are studied with steady – state spectroscopy as well as with time – resolved spectroscopy via the technique of Time Correlated Single Photon Counting. The study of these molecules focuses also on solvent – solute effects. Finally, interactions between them are also studied through steady – state spectroscopy and time resolved spectroscopy.

Ce mémoire porte sur les mécanismes de relaxation et de fuite des excitons dans des systèmes de boîtes quantiques(BQs) d’InAs/InP. Les systèmes sont composés d’un sub- strat volumique d’InP, appelé matrice (M), d’un puits quantique d’InAs, nommé couche de mouillage (CM), et des familles de BQs d’InAs. La distinction entre les familles est faite par le nombre de monocouche d’épaisseur des boîtes qui sont beaucoup plus larges que hautes. Une revue de littérature retrace les principaux mécanismes de relaxation et de fuite des excitons dans les systèmes. Ensuite, différents modèles portant sur la fuite thermique des excitons des BQs sont comparés. Les types de caractérisations déjà produites et les spécifications des croissances des échantillons sont présentés. L’approche adoptée pour ce mémoire a été de caractériser temporellement la dynamique des BQs avec des mesures d’absorbtion transitoire et de photoluminescence résolue en temps (PLRT) par addition de fréquences. L’expérience d’absorption transitoire n’a pas fait ressortir de résultats très probants, mais elle est expliquée en détails. Les mesures de PLRT ont permis de suivre en température le temps de vie effectif des excitons dans des familles de BQs. Ensuite, avec un modèle de bilan détaillé, qui a été bien explicité, il a été possible d’identifier le rôle de la M et de la CM dans la relaxation et la fuite des excitons dans les BQs. Les ajustements montrent plus précisément que la fuite de porteurs dans les BQs se fait sous la forme de paires d’électrons-trous corrélées. / This thesis focuses on the mechanisms of relaxation and leakage of excitons in systems of quantum dots (QDs) InAs / InP. The systems are composed of a substrate of InP volume, called matrix (M), of a quantum well of InAs, named wetting layer (CM), and of QD families of InAs. The distinction between the families can be explained by the number of monolayer-thick boxes that are wider than high. A literature review highlights the main relaxation mechanisms and leakage of excitons in systems. Then, different models on the thermal leakage of the QD excitons are compared.Then, a presentation of the different types of characterizations already and of the specifications on the samples growths. The approach used for this thesis is to temporarily characterize the dynamic of the QDs with transient absorption and upconversion. The transient absorption experiment’s results are not very convincing, but are minutely explained. PLRT measures were used to follow in temperature the excitons effective lifetime in the QDs families. Then, with a detailed balance model, which has been well explained, it was possible to identify the role of theMand CM in relaxation and leakage of excitons in QDs. As shown by the adjustement, the escape of carriers in the QDs is made in a correlated electron-hole pairs form.

Fourier transform infrared difference spectroscopy (FTIR DS) is widely used to study the structural details of electron transfer cofactors in photosynthetic protein complexes. In photosynthetic proteins quinones play an important role, functioning as a cofactor in light-driven electron transfer. In photosystem I (PS I) phylloquinone (PhQ) functions as an intermediary in electron transfer. To investigate the properties of PhQ that occupies the, so called, A1 binding site in PS I, time-resolved step-scan FTIR DS, with 5µs time resolution at 77K has been used. By replacing PhQ in the A1 binding site with specifically isotope labeled version, information on the vibrational frequencies associated specifically with the quinone in the binding site were obtained, which could be compared to the vibrational properties of quinone in solution or quinones in other protein binding sites. To further aid in assessing the origin of bands in the spectra, quantum mechanics /molecular mechanics (QM/MM) ONIOM type calculations were undertaken. ONIOM is an acronym for Our own N-layered Integrated molecular Orbital and molecular Mechanics. We find that the phytyl tail of PhQ does not play an important role in the orientation of PhQ in the A1 binding site. We also find that PhQ, in both neutral and reduced states, is strongly hydrogen bonded. To test and verify the applicability of our QM/MM approach, ONIOM calculations were also undertaken for ubiquinone and a variety of other quinones incorporated into the, so called, QA binding site in purple bacteria photosynthetic reaction centers. The calculated and experimental spectra agree well, demonstrating the utility and applicability of our ONIOM approach. Hydrogen bonding to the carbonyl groups of quinones in the QA binding site was shown to be relatively weak, and it was found that hydrogen bonding to neutral ubiquinone in purple bacterial reaction centers can be considered in purely electrostatic terms, contrary to the widely held belief that the hydrogen bonding amino acids should be treated quantum mechanically.