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Photosynthetic Pigments with Potential for a Photosynthetic Antenna: A DFT AnalysisPigmentos fotosintéticos con potencial para una antena fotosintética: Un análisis DFT

Resumen

Se estudiaron las propiedades geométricas y electrónicas de los principales pigmentos fotosintéticos de plantas superiores, como las clorofilas y las xantofilas, para encontrar posibles candidatos capaces de participar en una eventual antena artificial de zeolita y colorante. Se emplearon los métodos CRDFT (teoría funcional de la densidad de la reactividad química) y TD-DFT (DFT dependiente del tiempo) en los cálculos del estado básico y del estado excitado, respectivamente. Las propiedades electrónicas evaluadas en la fase gaseosa incluyeron (a) energías como la brecha de banda HOMO-LUMO (H-L, que oscila entre 2,168 y 2,504 eV), el potencial de ionización adiabático (I, que oscila entre 5,964 y 7,207 eV) y la afinidad electrónica adiabática (A, que oscila entre 2.176 a 2,741 eV); b) índices globales de reactividad química, como la electronegatividad (χ, que oscila entre 4,121 y 4,974 eV), la dureza (η, que oscila entre 1,812 y 2,233 eV), el índice de electrofilicidad (ω, que oscila entre 4,365 y 5.541 eV) y los poderes de electroaceptación-electrodonación (ω , que oscila entre 1,671 y 2,115 eV, y ω-, que oscila entre 4,375 y 5,273 eV); c) las energías de reorganización electrón-hueco (λ, que oscila entre 0,225 y 0,519 eV y entre 0,168 y 0.425 eV, respectivamente) y potenciales de extracción electrón-hueco (EEP, que van de 2,570 a 2,966 eV, y HEP, que van de 5,538 a 7,012 eV, respectivamente); y (d) índices de reactividad química local como las funciones condensadas de Fukui (fk), el descriptor dual condensado (f2r) y la suavidad local condensada (sk). Estas propiedades electrónicas permitieron la asociación entre moléculas y criterios de reactividad-selectividad, bajo el contexto de transferencia de carga y transiciones electrónicas. Asimismo, se determinaron las propiedades electrónicas mencionadas para combinaciones realizadas con las moléculas seleccionadas (β-criptoxantina y zeaxantina) y 5 disolventes (n-hexano, éter dietílico, acetona, etanol y metanol) con constantes dieléctricas (ε) ascendentes. A partir de los cálculos de frecuencia, se obtuvieron espectros IR para las combinaciones. Por último, se realizaron cálculos de estado excitado para obtener espectros UV-Vis de las combinaciones. Llegamos a la conclusión de que la selección de colorantes está controlada principalmente por restricciones geométricas más que por propiedades electrónicas.

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