Elektronisch angeregte Zustände und photodynamische Simulation
Die Born-Oppenheimer-Näherung ist die wichtigste Hypothese in der Chemie. Auf ihr ruht unsere chemische Intuition über die molekulare Struktur. In vielen Situationen jedoch, wenn das molekulare System genug Energie besitzt, um ungewöhnliche Gebiete des Konfigurationsraums zu erforschen, kann die Born-Oppenheimer-Näherung versagen. In solchen Gebieten verzweigt sich die adiabatische Oberfläche, und das Kern-Wellenpaket teilt sich unter verschiedenen Zuständen auf.
Das Auftreten von nichtadiabatischen Effekten ist zum Beispiel in Stoßreaktionen oder in der Photochemie üblich. Es ist auch die Grundlage für wichtige biochemische Phänomene wie Lichterkennung und die Photostabilität des genetischen Codes.
Die Forschung in der Barbatti Gruppe ist hauptsächlich auf molekulare nichtadiabatische Prozesse konzentriert. Die Untersuchungen erfolgen durch quantenchemische Berechnungen und Simulationen von angeregten Zuständen. Die Gruppe arbeitet auch an methodischen Entwicklungen für das NEWTON-X Programm.
Dr. Mario Barbatti
- Seit 2010
- Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung
- 2008
- Habilitation Universität Wien
- 2004–2010
- Post-Doc Universität Wien (H. Lischka)
- 2001-2003
- Post-Doc Universidade Federal do Rio de Janeiro (C. E. Bielschowsky)
- 2001
- Promotion (G. Jalbert)
- 1997
- Master-Abschluss (N. V. de Castro Faria)
- 1991–1994
- Studium der Physik, Universidade Federal do Rio de Janeiro
- 1971
- Geboren in Petropolis, Brasilien
- 2012
F. Plasser, M. Barbatti, A. J. A. Aquino, H. Lischka, Electronically excited states and photodynamics: a continuing challenge; Theor. Chem. Acc. 131, 1073 (2012). doi:10.1007/s00214-011-1073-y
M. Barbatti and M. A. C. Nascimento, Does the H5+ hydrogen cluster exist in dense interstellar clouds?; Int. J. Quantum Chem. doi: 10.1002/qua.24110 (2012).
doi:10.1002/qua.24110Z. Lan, S. Nonell, and M. Barbatti, Theoretical Characterization of Absorption and Emission Spectra of an Asymmetric Porphycene; J. Phys. Chem. A 116, 3366 (2012). doi:10.1021/jp300888a
N. Kungwan, F. Plasser, A. J. A. Aquino, M. Barbatti, P. Wolschann, and Hans Lischka, The effect of Hydrogen Bonding on the Excited-State Proton Transfer in 2,(2'-hydroxyphenyl)benzothiazole: a TDDFT molecular dynamics study; Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 9016 (2012). doi:10.1039/C2CP23905A
R. Crespo-Otero and M. Barbatti, Spectrum simulation and decomposition with nuclear ensemble: formal derivation and application to benzene, furan and 2-phenylfuran; Theor. Chem. Acc. 131, 1237 (2012).
doi:10.1007/s00214-012-1237-4M. Barbatti, Z. Lan, R. Crespo-Otero, J. J. Szymczak, H. Lischka, and W. Thiel, Critical appraisal of excited-state nonadiabatic dynamics simulations of 9H-adenine; J. Chem. Phys. doi:10.1063/1.4731649 (2012).
doi:10.1063/1.4731649- 2011
P. G. Szalay, A. J. A. Aquino, M. Barbatti, H. Lischka, Theoretical study of the excitation spectrum of azomethane; Chem. Phys. 380, 9 (2011).
doi:10.1016/j.chemphys.2010.08.013
J. J. Szymczak, M. Barbatti, and H. Lischka, Influence of the active space on CASSCF nonadiabatic dynamics simulations; Int. J. Quantum. Chem. 111, 3307 (2011).
doi: 10.1002/qua.22978M. Barbatti, J. J. Szymczak, A. J. A. Aquino, D. Nachtigallova, and H. Lischka, The decay mechanism of photo-excited guanine - a nonadiabatic dynamics study; J. Chem. Phys. 134, 014304 (2011).
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doi:10.1039/C1CP21350D
Forschungsthemen
- Ultraschnelle und nichtadiabatische Phänomene
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Ultraschnelle und nichtadiabatische Phänomene
Die Gruppe konzentriert sich auf ultraschnelle und nichtadiabatische Prozesse, einschließlich:
- Interne Konversion
- Intramolekularer Protonentransfer im angeregten Zustand
- Schwingungs-Relaxation
Die Systeme von Interesse sind:
- Konjugierte Moleküle
- Aromatische Systeme
- Metallorganische Verbindungen
Als ein Anwendungsbeispiel haben wir vor kurzem eine umfassende Untersuchung der ultraschnellen Prozesse in allen fünf Nukleobasen durchgeführt, in Zusammenarbeit mit unseren Kollegen in Wien und Prag.
- Simulationen von UV- und sichtbaren Spektren
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Simulationen von UV- und sichtbaren Spektren
Wir untersuchen die UV- und sichtbaren Spektren von verschiedenen Molekülen. Die Simulationen erfolgen mit einer semiklassischen Methode, welche die Berechnung des absoluten Absorptionsquerschnitts und der vibronischen Kopplungen erlaubt.
Aktuell haben wir diese Methode verwendet, um zu zeigen wie die anomale Photophysik der Urocaninsäure (ein wichtiger UV-Absorber in unserer Haut) durch tautomere Effekte erklärt werden kann.
- Simulationsmethoden
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Simulationsmethoden
Die theoretische Behandlung der zeitabhängigen nichtadiabatischen Phänomene für molekulare Systeme ist eine gewaltige Herausforderung auf vielen Ebenen, von der Beschreibung der angeregten Zustände bis zur zeitlichen Propagation ihrer Eigenschaften. Da die vollständige quantenmechanische Lösung solcher Probleme für große Moleküle nicht möglich ist, sind mehrere semiklassische Ansätze im letzten halben Jahrhundert entwickelt worden.
Unsere Gruppe widmet sich der Entwicklung von Methoden für die Forschung an angeregten Zuständen, einschließlich nichtadiabatischer Dynamik und Simulationen von Spektren. Insbesondere gehören wir zu den wichtigsten Entwicklern des NEWTON-X Programms für die „Surface Hopping“ Simulationen.
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