Die Arbeit untersucht den Anregungsenergietransfer in supramolekularen Phäophorbid-a-Komplexen. Das P4- und das P16-Molekül bestehen aus vier bzw. sechzehn Phäophorbid-a-Molekülen. Die Komplexe werden in explizitem Lösungsmittel im Rahmen einer gemischt quanten-klassischen Methode untersucht. Klassische Molekulardynamik-Simulationen werden durchgeführt. Die zeitabhängige Schrödingergleichung wird gelöst, der entsprechende Hamiltonoperator hängt parametrisch von den Kernkoordinaten ab. Es wird eine Methode vorgestellt, die die Berechnung des Schwingungsbeitrags der Koordinatenabhängigkeit in harmonischer Näherung ermöglicht. Die Qualität der Methode wird bewiesen. Es werden drei verschiedene Ansätze benutzt, um das Zeitverhalten des Anregungsenergietransfers innerhalb der Chromophorkomplexe zu charakterisieren. Es werden zunächst Transferraten berechnet und entsprechende Ratengleichungen gelöst. Desweiteren werden gemittelte zeitabhängige Populationen aus der Lösung der Schrödingergleichung bestimmt. Zudem wird die Zeitskala des Anregungsenergietransfers aus der Anisotropie erhalten. Die Berechnung der Anisotropie beruht auf der Lösung einer Schrödingergleichung, welche das elektromagnetischen Feldes explizit enthält. Für alle drei Ansätze ergibt sich die gleiche Dynamik des Anregungsenergietransfers. Es werden zudem lineare und transiente Spektren der Qy-Banden der Chromophorkomplexe berechnet. Für ein einzelnes Phäophorbid-a-Molekül in Ethanol werden zusätzlich die Qx-Bande und die Schwingungsprogression bestimmt. Außerdem wird die lineare Absorption von Phäophorbid a und P16 neben einem Gold-Nanopartikel untersucht, die erwartete Verstärkung des Absorptionssignals durch die Präsenz des Nanoteilchens wird gezeigt. Abschließend wird eine neue Methode vorgestellt, die es erlaubt, die abstands- und orientierungsabhängige Abschirmung der exzitonischen Kopplung parametrisch in die gemischt quanten-klassische Methode zu integrieren. / This thesis investigates the excitation energy transfer in pheophorbide a complexes. The P4 and the P16 molecule consist of four and sixteen pheophorbide a molecules, respectively. The complexes in explicit ethanol solution are investigated utilizing a mixed quantum-classical methodology. Classical molecular dynamics simulations are carried out. The time-dependent Schrödinger equation is solved for a Hamiltonian that depends parametrically on the classical nuclear coordinates. In this thesis a method is introduced which allows the computation of the vibrational contribution in harmonic approximation. The high quality of the method is proven. Three different ansatzes were utilized to compute the time development of the excitation energy transfer within the chromophore complexes. The expansion coefficients that result from the solution of the time-dependent Schrödinger equation are utilized to compute averaged time-dependent populations. Also, the expansion coefficients are used to compute excitation energy transfer rates in second order of the excitonic coupling. Thirdly, the time scale of the excitation energy transfer is derived from the delay-time dependent transient anisotropy. In order to compute the anisotropy, the electromagnetic field is included directly in the Hamiltonian of the system. The excitation energy transfer dynamics is exactly the same for the three approaches. In addition, linear and transient spectra of the chromophor complexes Qy band are computed. For a single pheophorbide a in ethanol, the Qx band and the vibrational progression are calculated. Furthermore, the linear absorption of pheophorbide a and P16 next to a gold nanoparticle is studied. The amplification of the molecular absorption signal due to the presence of the nanoparticle is shown. Finally, a new method is introduced to treat distance and conformation dependent screening of the excitonic coupling parametrically within a mixed quantum-classical description.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/17325 |
| Date | 21 February 2013 |
| Creators | Megow, Jörg |
| Contributors | May, Volkhard, Kleinekathöfer, Ulrich, Ernsting, Nikolaus |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/ |
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