A theoretical perspective on photoinduced reactions - based on quantum chemical models and non-adiabatic molecular dynamics.

• The broad range of applications for photochemical reactions is the result of light-matter interaction at the electronic level. The diverse application of photochemistry in various fields, including photovoltaic materials, molecular switches, and biological systems are due to electronic and structural transformations induced by photoexcitation as well as molecular alteration due to electron and charge transfer. An improved understanding of these photochemical events is dependent on the fundamental theoretical evaluation, to model and analyze the ultrafast processes. The studies discussed in this thesis explore such theoretical implementation in two different frontiers.In the first study, dynamic simulations are performed to model the light-induced bond dissociation of phenyl azide. The surface hopping formalism, implemented under the semiclassical molecular dynamics approach helped in tracing the time evolution of the electronic and structural levels, involved in the photodissociation. In the second study, the time-dependent density functional theory has been applied to generate XA spectra of imidazole solutions. The theoretical assessments support experimental measurements and provide more insight into the core excitations and structural influence on the absorption spectra.   

• Fotokemiska reaktioner styrs av växelverkan mellan ljus of materia på en elektronisk nivå. I olika fält finns det vitt skilda tillämpningarna av fotokemi. Dessa inkluderar ljusinducerade processer i solceller, molekylära strömbrytare, och biologiska system. Reaktionerna beror av elektroniska och strukturella transformationer som induceras av fotoexcitationen, och kan ge upphov till energi- och laddningsöverföring. För att få utökad förståelse av fotokemiska reaktioner behövs grundläggande teoretiska studier där ultrasnabba processer modelleras och analyseras i jämförelse med experiment. Undersökningar som presenteras i denna avhandling använder sig att teoretiska modeller i två olika områden av fotokemi.I den första studien har vi genomfört dynamiska simuleringar för att modellera ljusinducerad dissociation av fenylazid. Vi have använt en semi-klassisk approximation med hopp mellan olika elektroniska tillstånd vilket gör det möjligt att följa utvecklingen i elektroniska och geometriska frihetsgrader under fotodissociationen. I den andra studien har tidsberoende täthetsfunktionalteori använts för att simulera röntgenabsorptionsspektrum för imidazol i lösning. Genom att utvärdera olika geometriska modeller med teoretiska beräkningar kan vi berika tolkningen av experimentella mätningar, och även få detaljerat insikt i innerskalsexcitationer och hur geometrin påverka röntgenspektrum.

Subject headings

NATURVETENSKAP  -- Kemi -- Teoretisk kemi (hsv//swe)

NATURAL SCIENCES  -- Chemical Sciences -- Theoretical Chemistry (hsv//eng)

NATURVETENSKAP  -- Fysik -- Atom- och molekylfysik och optik (hsv//swe)

NATURAL SCIENCES  -- Physical Sciences -- Atom and Molecular Physics and Optics (hsv//eng)

Keyword

Non-adiabatic dynamics

Molecular dynamics

Surface hopping

TDDFT

X-ray absorption spectroscopy

kemisk fysik

Chemical Physics

Publication and Content Type

vet (subject category)

lic (subject category)