Принцип Франка-Кондона

вопросы строения молекул и квантовой химии
VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Принцип Франка-Кондона

Сообщение VTur » Вт июн 12, 2012 9:04 pm

Вынесено отсюда
Dell100 писал(а):Хороший вопрос) Определить энергию Гиббса не самоцель. Просто хочется разобраться в проблеме: почему в разных состояниях молекула по разному взаимодействует с растворителем.
Принцип Франка-Кондона и теория вертикальных переходов сформулированы для двух атомным молекул и применимы для жестких небольших молекул. У Вас такие?
Распределение электронной плотности разное.
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: Энергия Гиббса

Сообщение sanya1024 » Ср июн 13, 2012 12:29 am

Конечно, красители, в частности, сольватохромные и сольватофлуорохромные -- один из моих объектов по работе. Так что мой ответ будет максимально конкретным, а не из общих соображений.

А принцип Франка-Кондона -- штука достаточно общая, что бы Вам ни говорили неспециалисты.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Энергия Гиббса

Сообщение VTur » Чт июн 14, 2012 9:26 pm

sanya1024 "А принцип Франка-Кондона -- штука достаточно общая, что бы Вам ни говорили неспециалисты."
sanya1024, меня Ваши глубокомысленные выводы ни сколько не расстраивают. Читайте Ельяшевича. А хотите, я Вам подгружу какой-нибудь учебник по квантовой оптике (не по фотохимии). Для меня лучше всего Тарасова, по-моему, он наиболее читабельный, без особенных наворотов
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: Энергия Гиббса

Сообщение sanya1024 » Чт июн 14, 2012 10:03 pm

Да я и сама могу найти, ежличо, не трудитесь. Повторю: я занимаюсь расчетами спектральных свойств красителей. Перелопатила горы литературы, да и свой опыт уже нехилый накоплен. Не на пустом месте говорю.
Как, по-Вашему, формулируется принцип Франка-Кондона? (на всякий случай попрошу модераторов с этого момента вынести в отдельную тему).
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Аватара пользователя
Himera
Сообщения: 3454
Зарегистрирован: Ср мар 05, 2003 5:38 pm
Контактная информация:

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение Himera » Чт июн 14, 2012 11:00 pm

Сделано.

Только я сразу предупреждаю VTur, что лучше выложить на суд общественности свои публикации по расчётам электронных спектров и сопоставлениям с экспериментом -- разумеется, речь идёт о публикациях в нормальных рецензируемых журналах. В противном случае общие заявления и менторский тон будут расценены как оффтоп и неконструктив... со всеми вытекающими последствиями.

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение surius » Пт июн 15, 2012 12:43 am

VTur писал(а):Принцип Франка-Кондона и теория вертикальных переходов сформулированы для двух атомным молекул и применимы для жестких небольших молекул. У Вас такие?
Рискую попасть между молотом и наковальней, и не являясь крупным специалистом в области возбужденных состояний, но тем не менее выскажусь. VTur отчасти прав, в том что оригинально (исторически) принцип Франка-Кондона был сформулирован для жестких двухатомных молекул с предельно простой 
потенциальной поверхностью (аля функция Морзе). И очевидно, что для любой многотоатомной (более 2 атомов) ППЭ становиться многомерной и все такое, 
но это обстоятельство не отменяет тех идей которые лежат в основе принципа ФК. Я говорю про приближение Борна-Оппенгеймера. 
Я искренне верю в то что оно работает отлично для произвольно атомных молекул (не только 2-х) а как 
следствие и колебательный интеграл перекрывания (читать ФК принцип) может быть применен к любым молекулам. Другое дело что 
приближение Б-О перестает работать вблизи вырождения и к сожалению дает математический 0 для запрещенных переходов,
но это уже сосвсем дугая песня.
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение sanya1024 » Пт июн 15, 2012 2:57 am

surius, Вы абсолютно правы в том, что касается принципа ФК. Именно потому, что ядра как минимум в 2000 раз тяжелее электронов, принцип ФК и выполняется. Даже если его сформулировали изначально для одномерного потенциала, никто не мешает аналогичным образом рассматривать многомерные поверхности. Верить тут нечего, это действительно работает, есть программы для расчета факторов ФК (FCClasses, EZSpectrum -- это только то, что я себе устанавливала), есть публикации с использованием этих программ. Есть и программы, использующие определенные приближения, чтобы в лоб факторы ФК не считать (orca_asa, например, для приближения Хеллера).
Что касается запрещенных переходов и (квази)вырождений -- там своя техника работы. Если запрещенный переход все-таки наблюдают, значит, есть взаимодействия, снимающие запрет (например, спин-орбита для синглет-триплетных переходов). Значит, можно включить это взаимодействие в гамильтониан и учесть его, хотя бы как поправку. Вот как-то так.

Возможно, просто VTur перепутал принцип ФК с чем-то еще. Поэтому я и спросила его, какой формулировкой он пользуется.
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Driver
Сообщения: 129
Зарегистрирован: Пт авг 12, 2011 11:17 am

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение Driver » Пт июн 15, 2012 7:44 am

Принцип Франка-Кондона (в дальнейшем ПФК) в интерпретации не специалистов справедлив не только для фотовозбуждения. Свет есть электромагнитная волна. Так что из ПФК следует, что при наличии внешнего электромагнитного поля, система может иметь различные энергетические состояния при одинаковой геометрии. Пример? Извольте: энергия связи Н-О в различном химическом окружении при практически постоянной длине 0,98А.
Но это ещё далеко не всё что можно выжать из ПФК.

Аватара пользователя
Himera
Сообщения: 3454
Зарегистрирован: Ср мар 05, 2003 5:38 pm
Контактная информация:

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение Himera » Пт июн 15, 2012 12:18 pm

Driver, а мы уже по вам соскучились...

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение VTur » Чт июн 28, 2012 9:24 am

Принцип ФК пришел из классической теории колебаний (гармонических колебаний) и был распространен на квантовые системы. В нем предполагается, что молекулу можно представить шариками на пружинках и поглощение энергии происходит, когда шарики находятся в поворотных точках, т.е. когда кинетическая энергия равна нулю, и, следовательно, они (шарики либо вся молекула) расположены на ППЭ.
Физически это означает, что сам процесс поглощения энергии (взаимодействия фотона и молекулы) разбивается на две стадии - вертикального возбуждения и электронно-ядерной релаксации. ПФК выполняется лучше тогда, когда второй стадией можно пренебречь, т.е. для жестких молекул. Чем больше релаксация в возбужденном состоянии, тем он дает большую погрешность - это для молекул со значительными ангармонизмами.
Геометрически ПФК означает, что форма ППЭ возбужденного состояния соответствует или близка основному. Однако есть молекулы, для которых над ямой основного лежит ПС возбужденного - здесь он выполняется плохо.
После отстоя требуйте долива

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение VTur » Чт июн 28, 2012 9:30 am

Himera писал(а):Сделано.

Только я сразу предупреждаю VTur, что лучше выложить на суд общественности свои публикации по расчётам электронных спектров и сопоставлениям с экспериментом -- разумеется, речь идёт о публикациях в нормальных рецензируемых журналах. В противном случае общие заявления и менторский тон будут расценены как оффтоп и неконструктив... со всеми вытекающими последствиями.
Я занимаюсь квантовой механикой молекул и анализом квантовых моделей. Непосредственные расчеты меня мало интересуют.
Только что вернулся с конференции по конформациям молекул, где еще раз поговорил с людьми по этому поводу - взгляды ни сколько не изменились, только удостоверился, что прав.
Вывод прост, если изучается большая нежесткая молекула, то обычная погрешность вертикальных переходов - 100 - 75 нм. Если нужно лучше - требуется оптимизация возбужденного состояния.
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение surius » Чт июн 28, 2012 11:29 am

VTur писал(а):требуется оптимизация возбужденного состояния.
А какой смысл считать какие-то бы ни было вертикальные переходы (особенно сверху вниз) если вы не в минимуме потенциальной поверхности.
VTur писал(а):обычная погрешность вертикальных переходов - 100 - 75 нм.
Я даже представить себе не могу чтобы хоть кого-нибудь удовлетворила такая погрешность. Это же как сказать: "светить будет или зеленым или красным, а может синим..."
Последний раз редактировалось surius Чт июн 28, 2012 2:26 pm, всего редактировалось 1 раз.
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение sanya1024 » Чт июн 28, 2012 2:20 pm

VTur писал(а):Принцип ФК пришел из классической теории колебаний (гармонических колебаний) и был распространен на квантовые системы. В нем предполагается, что молекулу можно представить шариками на пружинках и поглощение энергии происходит, когда шарики находятся в поворотных точках, т.е. когда кинетическая энергия равна нулю, и, следовательно, они (шарики либо вся молекула) расположены на ППЭ.
Физически это означает, что сам процесс поглощения энергии (взаимодействия фотона и молекулы) разбивается на две стадии - вертикального возбуждения и электронно-ядерной релаксации. ПФК выполняется лучше тогда, когда второй стадией можно пренебречь, т.е. для жестких молекул.

Можно, конечно, и так считать. Смотрим тут: http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4402.html и тут: http://en.wikipedia.org/wiki/Franck%E2% ... _principle (главное -- не полениться и дочитать досюда: http://en.wikipedia.org/wiki/Franck%E2% ... ormulation), и еще статья в аттаче. На многомерные потенциальные поверхности многоатомных молекул принцип Ф.-К. распространяется без проблем.
Чем больше релаксация в возбужденном состоянии, тем он дает большую погрешность - это для молекул со значительными ангармонизмами.
А тут начинаю не соглашаться. Приведите мне пример, когда ядерная релаксация существенно влияет на положение максимума поглощения из равновесного состояния. Протон в 2000 раз тяжелее электрона. А другие ядра -- тем более. Нежесткость влияет на ширину полосы.
Геометрически ПФК означает, что форма ППЭ возбужденного состояния соответствует или близка основному.


И это неверно, хотя такое предположение часто (но не всегда!) используют при выводе формул для ширины и формы полос поглощения с учетом колебаний. Есть модели, где это не предполагается.
Однако есть молекулы, для которых над ямой основного лежит ПС возбужденного - здесь он выполняется плохо.
Еще раз: на положение максимума поглощения это не влияет. Влияет на форму линии, ее ширину. Влияет на спектр испускания -- не будет зеркальной симметрии, и вообще может флуоресценции не быть.
Вывод прост, если изучается большая нежесткая молекула, то обычная погрешность вертикальных переходов - 100 - 75 нм. Если нужно лучше - требуется оптимизация возбужденного состояния.
Не путайте людей. Еще раз: оптимизация возбужденного состояния нужна всегда -- если требуется спектр флуоресценции. Для нахождения максимума поглощения от ППЭ возбужденного состояния ничего не нужно. Для нахождения формы полосы поглощения бывает нужен гессиан возб. состояния (некоторые модели требуют), но иногда (в более простых моделях) достаточно только градиента ППЭ возбужденного состояния в Ф.-К. точке. На удивление, модели, требующие только градиента (например, модели Хеллера, Лакса, Пекара), достаточно хороши, и границы их применимости вполне определены.

Насчет погрешности вертикальных переходов -- каким методом считали? CIS завышает энергии в 1.4 раза, TDDFT лажает непредсказуемо, может попасть один-в-один, а может промазать на качественном уровне, зависит от молекулы и функционала. Полуэмпирику сразу параметризуют под эксперимент, так что ошибки полуэмпирики -- это ошибки параметризации. Расчеты навороченными методами типа EOM-CCSD в большом базисе делались только для небольших молекул (поглощающих в УФ), и результаты очень приличные.
Кстати, погрешность лучше приводить в энергетических единицах, потому что 100 нм в УФ -- совсем не то, что 100 нм в ИК.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение VTur » Чт июн 28, 2012 4:45 pm

surius писал(а):
VTur писал(а):требуется оптимизация возбужденного состояния.
А какой смысл считать какие-то бы ни было вертикальные переходы (особенно сверху вниз) если вы не в минимуме потенциальной поверхности.
А если под минимумом одной потенциальной поверхности лежит максимум другой, и наоборот?
surius писал(а):
VTur писал(а):обычная погрешность вертикальных переходов - 100 - 75 нм.
Я даже представить себе не могу чтобы хоть кого-нибудь удовлетворила такая погрешность. Это же как сказать: "светить будет или зеленым или красным, а может синим..."
А какой бы точности Вам хотелось для больших нежестких молекул. Тут где-то был вопрос по порфиринам - вот для таких?
После отстоя требуйте долива

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение VTur » Чт июн 28, 2012 4:57 pm

sanya1024, Вы рассказываете про жесткие молекулы находясь внутри этой модели. Всё, что Вы пишите, выполняется уже внутри. У Вас уже разделение движений произошло.

Еще раз говорю, что физический смысл принципа ФК в том, что процесс возбуждения может быть представлен в виде двух процессов - вертикального возбуждения и электронно-ядерной релаксации. Если релаксацией пренебречь нельзя, то и разделения движений нет, и вероятность нужно считать от произведения полной волновой функции, неразложенной в произведение ядерной и электронной. Либо считать коэффициенты Эйнштейна.
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение sanya1024 » Чт июн 28, 2012 5:37 pm

Пожалуйста, пример в студию. Пример молекулы, для к-рой нельзя разделить электронное возбуждение и ядерную релаксацию.
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение VTur » Чт июн 28, 2012 6:02 pm

В существенно ангармонических движениях будут зацепляющие члены (смешанные производные) по электронным и ядерным координатам. Вот ими и пренебрегают, когда рассматривают ПФК.
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение sanya1024 » Чт июн 28, 2012 7:42 pm

Еще раз: Пример молекулы -- в студию.
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение VTur » Чт июн 28, 2012 8:24 pm

sanya1024 писал(а):Еще раз: Пример молекулы -- в студию.
Вы хотите опровергнуть более строгую теорию ее приближениями? Любой приводимый расчет будет сделан в менее строгих рамках.
Я Вам пытаюсь объяснить, что есть квантовая механика, система постулатов и принципов, написанных на языке математики. Причем здесь примеры молекул?
Я Вам привожу конкретные ограничения модели. Вы это понимаете? У любой модели есть границы применимости. Выход за эти границы приводит к методической ошибке. Математика выдаст цифру, только она будет липовой. Адекватность цифры следует из модели, а не из примера или расчета.
После отстоя требуйте долива

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Принцип Франка-Кондона

Сообщение VTur » Чт июн 28, 2012 9:10 pm

sanya1024 писал(а):Еще раз: Пример молекулы -- в студию.
Я вообще балдю.
Вы считаете, что при всех сделанных серьезных упрощениях при выводе принципа ФК в природе не найдется молекул ему не подчиняющихся?
У Вас что, все расчеты в этой приближенной модели соответствуют эксперименту?

Тогда чего же здесь ранее обсуждали?
После отстоя требуйте долива

Ответить

Вернуться в «квантовая химия и моделирование»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 28 гостей