Дослідження інфрачервоного спектра молекули Fe(II)-порфіну в різних спінових станах квантово-хімічним методом функціоналу густини

Abstract

Квантово-хімічним методом теорії функціоналу густини розраховано інфрачервоний (ІЧ) спектр поглинання молекули Fe(ІІ)-порфіну для синглетного, триплетного та квінтетного спінових станів. Для оптимізації геометрії і розрахунку ІЧ спектра молекули використано необмежений за спіном функціонал UB3LYP у базисі 6-311G. Показано, що квінтетний стан 5В2g симетрії D₂h є основним. Для триплетного стану з низькою енергією ³A₂g і синглетного стану з високою енергією ¹A₁g , які мають симетрію D₄h, ІЧ спектри досліджено в точковій групі симетрії D₂h. Проаналізовано усі активні в ІЧ спектрі коливальні моди. У квінтетному стані низькочастотні неплощинні коливальні моди з великим зміщенням іона Fe(ІІ) мають різні інтенсивності і частотні зміщення порівняно з синглетним і триплетним станами.

The infrared (IR) absorption spectra of the Fe(II) porphin molecule (Fe(II)P) are calculated by the quantum-chemical method of density functional theory (DFT) for the singlet, triplet, and quintet spin states. The UB3LYP functional with the 6-311G basis set is used in geometry optimization and IR calculations. The quintet state ⁵B₂g of the D₂h symmetry is found to be the ground state. Though the close-lying triplet ³A₂g and high-energy singlet ¹A₁g states belong to the D₄h symmetry, the IR spectra have been analyzed in terms of the lower symmetry D₂h point group. All IR active vibrations are tabulated and discussed. The low-frequency modes with large out-of-plane displacements of Fe(II) ion have different IR intensities, normal vibrations, and frequency shifts in the quintet state in respect to the singlet and triplet states.

Квантово-химическим методом теории функционала плотности рассчитаны инфракрасные (ИК) спектры поглощения молекулы Fe(II)-порфина для синглетного, триплетного и квинтетного спиновых состояний. Для оптимизации геометрии и расчета ИК спектра использован неограниченный по спину функционал UB3LYP в базисе 6-311G. Показано, что квинтетное состояние ⁵B₂g симметрии D₂h является основным. Для триплетного состояния с низкой энергией ³A₂g и синглетного состояния с высокой энергией ¹A₁g, имеющих симметрию D₄h, ИК спектры изучены в точечной группе симметрии D₂h. Проанализированы все активные в ИК спектре колебательные моды. В квинтетном состоянии низкочастотные внеплоскостные колебательные моды с большим смещением иона Fe(II) имеют различные интенсивности и частотные сдвиги по сравнению с синглетным и триплетным состояниями.