電子轉移耦合值的全初始量子化學計算

Ab initio quantum chemistry methods for calculating electronic couplings in electron transfer reactions

游志強(Zhi-Qiang You) ； 陳泓政(Hung-Cheng Chen) ； 許昭萍(Chao-Ping Hsu)

《化學》 63卷4期 (2005/12) Pp. 623-634

https://doi.org/10.6623/chem.2005050

摘要

近年來由於先進材料發展及對生物分子的深入研究，電子轉移反應的重要性日益顯著。在常見的，屬於弱耦合的電子轉移反應中，電子轉移耦合值的大小往往會影響及決定其反應速率，因此，用理論計算的方法估計電子轉移耦合值，不但能提供一深入了解實驗結果的途徑，而且也可提供功能性分子設計的重要依據。本篇介紹目前常見的計算電子轉移耦合值的方法，包含其原理及應用。全初始量化計算計算提供了直接有效的方式精確地求出電子轉移耦合值，對於分子設計和現象的基礎了解可提供重要根據。

關鍵字

電子轉移 ； 電子耦合 ； 全初始量子化學 ； Generalized Mulliken Hush 方法 ； Koopmanns 定理 ； 自旋翻轉方法

並列摘要

In recent years, researches focusing on advanced materials and on molecular level of understanding in biological systems have attracted a lot of attention. One class of important reactions in these areas is the electron transfer (ET) process. Understanding of the corresponding electronic coupling becomes important since the coupling is an important parameter in the ET rate expression in the weak-coupling limit. Theoretical determination of ET coupling does not only provide a route to deeply understand the ET process, but also offers crucial hints to the designing of new functional molecules. In this review, we will discuss and review several widely used methods for calculating ET coupling, with their backgrounds and applications. Ab initio calculation provides a direct route to obtain precise values of the coupling, and such values provide important clues for molecular designs and for basic understanding of a number of phenomenon.

並列關鍵字

electron transfer ； electronic coupling ； ab initio quantum chemistry ； Generalized Mulliken Hush method ； Koopmanns’ Theorem ； Spin-Flip schemes