ИСТИНА

Методы квантовой химии с каждым годом всё активнее применяются при изучении процессов фотосинтеза. Компьютерное моделирование позволяет с высокой точностью описывать электронные свойства участников процесса переноса энергии [1]. Корректность таких подходов может быть установлена сравнением с экспериментальными спектральными данными. Одним из ключевых участников процесса фотосинтеза в мембранах пурпурных бактерий являются комплексы LH1, поскольку в полостях этих комплексов содержатся реакционные центры, на которых совершается полезная работа – разделение зарядов. Комплекс LH1 состоит из 16 пигментных образований, называемых αβ-гетеродимерами. Каждый из гетеродимеров содержит две молекулы бактериохлорофилла, молекулу каротиноида и два полипептида. В спектре поглощения комплекса имеются две широкие линии, соответствующие множеству возбужденных состояний и поэтому малоинформативны. В то же время в спектрах кругового дихроизма интенсивности различных состояний могут различаться по знаку, что позволяет проводить более детальный анализ. Таким образом, цель данной работы – моделирование спектров кругового дихроизма комплекса LH1. Поскольку комплекс LH1 слишком велик для прямого квантово-химического расчета, для описания его свойств используют метод экситонных гамильтонианов [1]. В качестве базисных функций при таком подходе используются произведения волновых функций образующих комплекс пигментов в различных электронных состояниях. В данной работе был рассчитан ряд экситонных гамильтонианов комплекса LH1, построенных на основе разных количеств электронных состояний, с помощью ab initio методов. Диагональные элементы гамильтонианов рассчитывались методами CASSCF/XMCQDPT2, а недиагональные с помощью TrESP (transition electrostatic potential) [2] зарядов. На основании волновых функций, полученных методом CASSCF, были рассчитаны электронные и магнитные дипольные моменты переходов молекул пигментов. Диагонализацией рассчитанных гамильтонианов были получены значения энергий возбуждения комплекса и соответствующие волновые функции, исходя из которых были рассчитаны спектральные характеристики комплекса. Уширения спектральных линий рассчитаны с помощью метода Монте-Карло. Спектры, полученные на основании построенных гамильтонианов, хорошо согласуются с экспериментальными. Таким образом, предложенный метод может быть использован для схожих пигментных комплексов.