含绿色荧光蛋白发色团双自由基分子的非线性光学性质

于海玲 张梦颖 洪波 程志强 王娇 田冬梅 仇永清

引用本文: 于海玲, 张梦颖, 洪波, 程志强, 王娇, 田冬梅, 仇永清. 含绿色荧光蛋白发色团双自由基分子的非线性光学性质[J]. 物理化学学报, 2013, 29(12): 2543-2550. doi: 10.3866/PKU.WHXB201310232 shu
Citation:  YU Hai-Ling, ZHANG Meng-Ying, HONG Bo, CHENG Zhi Qiang, WANG Jiao, TIAN Dong-Mei, QIU Yong-Qing. Nonlinear Optical Properties of Green Fluorescent Protein Chromophore Coupled Diradicals[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(12): 2543-2550. doi: 10.3866/PKU.WHXB201310232 shu

含绿色荧光蛋白发色团双自由基分子的非线性光学性质

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21173035)资助项目 (21173035)

摘要:

采用密度泛函理论(DFT)方法研究了系列含绿色荧光蛋白发色团双自由基分子光学异构体的几何结构、极化率(αs)和第一超极化率(βtot). 结果表明, 引入电子给受体取代基使分子的极化率增大, 而对第一超极化率有不同影响. 对于光照前的反式结构, 引入电子受体βtot值增加, 且βtot值随取代基吸电子能力的增强而增大;引入电子给体βtot值降低, 且βtot值随取代基给电子能力的增强而减小. 当分子变成相应的顺式结构时, 其βtot值变化趋势与反式结构的结果正好相反. 光异构化前后分子的βtot值变化不同, 引入电子受体使顺式结构的βtot值比反式结构的小, 其中―NO2使顺式结构的βtot值减小为反式结构的1/6; 引入电子给体使反式结构的βtot值比顺式结构的小, 其中―NH2使反式结构的βtot值减小为顺式结构的1/6. 从而, 光异构化起到调节非线性光学(NLO)响应的作用.

English

    1. [1]

      (1) Nakano, M.; Yamaguchi, K. J. Chem. Phys. Lett. 1993, 206,285. doi: 10.1016/0009-2614(93)85553-Z

      (1) Nakano, M.; Yamaguchi, K. J. Chem. Phys. Lett. 1993, 206,285. doi: 10.1016/0009-2614(93)85553-Z

    2. [2]

      (2) Ma, N. N.; Sun, S. L.; Liu, C. G.; Sun, X. X.; Qiu, Y. Q. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 13564. doi: 10.1021/jp206003n(2) Ma, N. N.; Sun, S. L.; Liu, C. G.; Sun, X. X.; Qiu, Y. Q. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 13564. doi: 10.1021/jp206003n

    3. [3]

      (3) Sun, X. X.; Liu, Y.; Zhao, H. B.; Sun, S. L.; Liu, C. G.; Qiu, Y.Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 315. [孙秀欣, 刘艳, 赵海波, 孙世玲, 刘春光, 仇永清. 物理化学学报, 2011, 27, 315.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20110236(3) Sun, X. X.; Liu, Y.; Zhao, H. B.; Sun, S. L.; Liu, C. G.; Qiu, Y.Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 315. [孙秀欣, 刘艳, 赵海波, 孙世玲, 刘春光, 仇永清. 物理化学学报, 2011, 27, 315.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20110236

    4. [4]

      (4) Liu, C. G.; Guan, X. H.; Su, Z. M. J. Phys. Chem. C 2011, 115,6024. doi: 10.1021/jp111797n(4) Liu, C. G.; Guan, X. H.; Su, Z. M. J. Phys. Chem. C 2011, 115,6024. doi: 10.1021/jp111797n

    5. [5]

      (5) Nakano, M.; Nagao, H.; Yamaguchi, K. Chem. Phys. Lett. 1999,311, 221. doi: 10.1016/S0009-2614(99)00852-0(5) Nakano, M.; Nagao, H.; Yamaguchi, K. Chem. Phys. Lett. 1999,311, 221. doi: 10.1016/S0009-2614(99)00852-0

    6. [6]

      (6) Zhong, R. L.; Xu, H. L.; Su, Z. M.; Li, Z. R.; Sun, S. L.; Qiu, Y.Q. ChemPhysChem 2012, 13, 2349. doi: 10.1002/cphc.v13.9(6) Zhong, R. L.; Xu, H. L.; Su, Z. M.; Li, Z. R.; Sun, S. L.; Qiu, Y.Q. ChemPhysChem 2012, 13, 2349. doi: 10.1002/cphc.v13.9

    7. [7]

      (7) Ohta, S.; Nakano, M.; Kubo, T. J. Phys. Chem. A 2007, 111,3633. doi: 10.1021/jp0713662(7) Ohta, S.; Nakano, M.; Kubo, T. J. Phys. Chem. A 2007, 111,3633. doi: 10.1021/jp0713662

    8. [8]

      (8) Ratera, I.; Veciana, J. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 303. doi: 10.1039/c1cs15165g(8) Ratera, I.; Veciana, J. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 303. doi: 10.1039/c1cs15165g

    9. [9]

      (9) Coe, B. J.; Fielden, J.; Foxon, S. P.; Harris, J. A.; Helliwell, M.;Brunschwig, B. S.; Asselberghs, I.; Clays, K.; Garin, J.; Orduna,J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10498. doi: 10.1021/ja103289a(9) Coe, B. J.; Fielden, J.; Foxon, S. P.; Harris, J. A.; Helliwell, M.;Brunschwig, B. S.; Asselberghs, I.; Clays, K.; Garin, J.; Orduna,J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10498. doi: 10.1021/ja103289a

    10. [10]

      (10) Leïla, B. L.; Coe, B. J.; Clays, K.; Foerier, S.; Verbiest, T.;Asselberghs, I. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3286. doi: 10.1021/ja711170q(10) Leïla, B. L.; Coe, B. J.; Clays, K.; Foerier, S.; Verbiest, T.;Asselberghs, I. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3286. doi: 10.1021/ja711170q

    11. [11]

      (11) Nakazaki, J.; Chung, I.; Matsushita, M. M.; Sugawara, T.;Watanabe, R.; Izuoka, A.; Kawada, Y. J. Mater. Chem. 2003, 13,1011. doi: 10.1039/b211986b(11) Nakazaki, J.; Chung, I.; Matsushita, M. M.; Sugawara, T.;Watanabe, R.; Izuoka, A.; Kawada, Y. J. Mater. Chem. 2003, 13,1011. doi: 10.1039/b211986b

    12. [12]

      (12) Caneschi, A.; Gatteschi, D.; Rey, P.; Sessoli, R. Inorg. Chem.1991, 30, 3936. doi: 10.1021/ic00020a029(12) Caneschi, A.; Gatteschi, D.; Rey, P.; Sessoli, R. Inorg. Chem.1991, 30, 3936. doi: 10.1021/ic00020a029

    13. [13]

      (13) Angeloni, L.; Caneschi, A.; David, L.; Fabretti, A.; Ferraro, F.;Gatteschi, D.; Lirzin, A. L.; Sessoli, R. J. Mater. Chem. 1994, 4,1047. doi: 10.1039/jm9940401047(13) Angeloni, L.; Caneschi, A.; David, L.; Fabretti, A.; Ferraro, F.;Gatteschi, D.; Lirzin, A. L.; Sessoli, R. J. Mater. Chem. 1994, 4,1047. doi: 10.1039/jm9940401047

    14. [14]

      (14) Coe, B. J.; Harris, J. A.; Jones, L. A. J. Am. Chem. Soc. 2005,127, 4845. doi: 10.1021/ja0424124(14) Coe, B. J.; Harris, J. A.; Jones, L. A. J. Am. Chem. Soc. 2005,127, 4845. doi: 10.1021/ja0424124

    15. [15]

      (15) Muhammad, S.; Xu, H. L.; Liao, Y.; Kan, Y. H.; Su, Z. M.J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11833. doi: 10.1021/ja9032023(15) Muhammad, S.; Xu, H. L.; Liao, Y.; Kan, Y. H.; Su, Z. M.J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11833. doi: 10.1021/ja9032023

    16. [16]

      (16) Nakatani, K.; Delaire, J. A. Chem. Mater. 1997, 9, 2682. doi: 10.1021/cm970369w(16) Nakatani, K.; Delaire, J. A. Chem. Mater. 1997, 9, 2682. doi: 10.1021/cm970369w

    17. [17]

      (17) Ma, N. N.; Yan, L. K.; Guan,W.; Qiu, Y. Q.; Su, Z. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 5605. doi: 10.1039/c2cp00054g(17) Ma, N. N.; Yan, L. K.; Guan,W.; Qiu, Y. Q.; Su, Z. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 5605. doi: 10.1039/c2cp00054g

    18. [18]

      (18) Liu, C. G.; Su, Z. M.; Guan, X. H.; Muhammad, S. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 23946. doi: 10.1021/jp2049958(18) Liu, C. G.; Su, Z. M.; Guan, X. H.; Muhammad, S. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 23946. doi: 10.1021/jp2049958

    19. [19]

      (19) Brook, D. J. R.; Yee, G. T. J. Org. Chem. 2006, 71, 4889. doi: 10.1021/jo060165b(19) Brook, D. J. R.; Yee, G. T. J. Org. Chem. 2006, 71, 4889. doi: 10.1021/jo060165b

    20. [20]

      (20) Herebian, D.;Wieghardt, K. E.; Neese, F. J. Am. Chem. Soc.2003, 125, 10997. doi: 10.1021/ja030124m(20) Herebian, D.;Wieghardt, K. E.; Neese, F. J. Am. Chem. Soc.2003, 125, 10997. doi: 10.1021/ja030124m

    21. [21]

      (21) Muhammad, S.; Xu, H. L.; Janjua, M. R. S. A.; Su, Z. M.;Nadeem, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 4791. doi: 10.1039/b924241d(21) Muhammad, S.; Xu, H. L.; Janjua, M. R. S. A.; Su, Z. M.;Nadeem, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 4791. doi: 10.1039/b924241d

    22. [22]

      (22) Wang, C. H.; Ma, N. N.; Sun, X. X.; Sun, S. L.; Qiu, Y. Q.; Liu,P. J. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 10496. doi: 10.1021/jp3062288(22) Wang, C. H.; Ma, N. N.; Sun, X. X.; Sun, S. L.; Qiu, Y. Q.; Liu,P. J. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 10496. doi: 10.1021/jp3062288

    23. [23]

      (23) Lamère, J. F.; Sasaki, I.; Lacroix, P. G. New J. Chem. 2006, 30,921. doi: 10.1039/b601315e(23) Lamère, J. F.; Sasaki, I.; Lacroix, P. G. New J. Chem. 2006, 30,921. doi: 10.1039/b601315e

    24. [24]

      (24) Sun, X. X.; Ma, N. N.; Li, X. J.; Sun, S. L.; Xie, H. M.; Qiu, Y.Q. J. Organomet. Chem. 2012, 38, 3384.(24) Sun, X. X.; Ma, N. N.; Li, X. J.; Sun, S. L.; Xie, H. M.; Qiu, Y.Q. J. Organomet. Chem. 2012, 38, 3384.

    25. [25]

      (25) Tsien, R. Y. Annu. Rev. Biochem. 1998, 67, 509. doi: 10.1146/annurev.biochem.67.1.509(25) Tsien, R. Y. Annu. Rev. Biochem. 1998, 67, 509. doi: 10.1146/annurev.biochem.67.1.509

    26. [26]

      (26) Voliani, V.; Bizzarri, R.; Nifosì, R.; Abbruzzetti, S.; Grandi, E.;Viappiani, C.; Beltram, F. J. Phys. Chem. B 2008, 112,10714. doi: 10.1021/jp802419h(26) Voliani, V.; Bizzarri, R.; Nifosì, R.; Abbruzzetti, S.; Grandi, E.;Viappiani, C.; Beltram, F. J. Phys. Chem. B 2008, 112,10714. doi: 10.1021/jp802419h

    27. [27]

      (27) Meulenaere, E. D.; Bich, N. N.;Wergifosse, M. D.; Hecke, K.V.; Meervelt, L. V.; Vanderleyden, J.; Champagne, B.; Clays, K.J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4061. doi: 10.1021/ja400098b(27) Meulenaere, E. D.; Bich, N. N.;Wergifosse, M. D.; Hecke, K.V.; Meervelt, L. V.; Vanderleyden, J.; Champagne, B.; Clays, K.J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4061. doi: 10.1021/ja400098b

    28. [28]

      (28) Bhattacharya, D.; Panda, A.; Shil, S.; swamia, T.; Misra, A.Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 6905. doi: 10.1039/c2cp00053a(28) Bhattacharya, D.; Panda, A.; Shil, S.; swamia, T.; Misra, A.Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 6905. doi: 10.1039/c2cp00053a

    29. [29]

      (29) Shil, S.; Misra, A. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 2022. doi: 10.1021/jp910661g(29) Shil, S.; Misra, A. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 2022. doi: 10.1021/jp910661g

    30. [30]

      (30) Limacher, P. A.; Mikkelsen, K. V.; Luthi, H. P. J. Chem. Phys.2009, 130, 1941141.(30) Limacher, P. A.; Mikkelsen, K. V.; Luthi, H. P. J. Chem. Phys.2009, 130, 1941141.

    31. [31]

      (31) Wang, F. F.; Li, Z. R.;Wu, D.;Wang, B. Q.; Li, Y.; Li, Z. J.;Chen,W.; Yu, G. T.; Gu, F. L.; Aoki, Y. J. Phys. Chem. B 2008,112, 1090.(31) Wang, F. F.; Li, Z. R.;Wu, D.;Wang, B. Q.; Li, Y.; Li, Z. J.;Chen,W.; Yu, G. T.; Gu, F. L.; Aoki, Y. J. Phys. Chem. B 2008,112, 1090.

    32. [32]

      (32) Sim, F.; Chin, S.; Dupuis, M.; Rice, J. E. J. Phys. Chem. 1993,97, 1158. doi: 10.1021/j100108a010(32) Sim, F.; Chin, S.; Dupuis, M.; Rice, J. E. J. Phys. Chem. 1993,97, 1158. doi: 10.1021/j100108a010

    33. [33]

      (33) Chopra, P.; Carlacci, L.; King, H. F.; Prasad, P. N. J. Phys. Chem. 1989, 93, 3304. doi: 10.1021/j100345a082(33) Chopra, P.; Carlacci, L.; King, H. F.; Prasad, P. N. J. Phys. Chem. 1989, 93, 3304. doi: 10.1021/j100345a082

    34. [34]

      (34) Frisch, M. J.; Trucks, G.W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 09 W, Revision A.02; Gaussian Inc.:Wallingford, CT, 2009.

      (34) Frisch, M. J.; Trucks, G.W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 09 W, Revision A.02; Gaussian Inc.:Wallingford, CT, 2009.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  529
  • 文章访问数:  1049
  • HTML全文浏览量:  33
文章相关
  • 发布日期:  2013-11-28
  • 收稿日期:  2013-07-29
  • 网络出版日期:  2013-10-23
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章