Studi teoritik fototransformasi sistem singlet porfin ke khlorin

INDONESIA:

Porfirin merupakan senyawa berbentuk mahkota (crown) dengan empat pirola yang memiliki banyak peran penting bagi kelangsungan hidup di hampir seluruh makhluk hidup. Sedangkan khlorin (chlorins) merupakan turunan porfirin dalam jenis hidroporfirin karena memiliki 2 atom H tambahan pada salah satu pirolanya, khlorin memiliki 3 pirola dan satu pirolina. Porfirin sering berinteraksi dengan cahaya terkait perannya sebagai sensitizer, oleh karena itu porfin dapat mengalami fototransformasi menjadi khlorin. Penelitian ini akan mempelajari bagaimana perilaku fototransformasi porfin → khlorin dengan memperhatikan Potential Energy Surface (PES) dan Photochemistry Reaction Funnel (PRF), serta apakah terjadi radiationless decay pada proses fototransformasi tersebut. Porfin akan dioptimasi menggunakan serangkaian basis set STO-3G; 3-21G; 6-31G(d,p); 6-31++G(d); 6-311+G(d,p); dan 6-311++G(3df,2pd) untuk memilih basis set mana yang dapat mengoptimasi porfin sedekat mungkin dengan struktur geometri aslinya. Kemudian dibuat iterasi molekul yang memprediksi kemungkinankemungkinan distorsi molekul yang dapat dialami oleh porfin untuk menjadi khlorin dengan memvariasikan perubahan berkala panjang ikatan (r) serta sudut dihedral (τ), seluruh struktur hasil iterasi ini dihitung energi potensialnya menggunakan metode single HF pada aplikasi Gaussian, energi potensial dari seluruh molekul tersebut jika diplot dalam sebuah grafik maka akan membentuk PES. Didalam PES tersebut tiap koordinat berisi suatu geometri molekul, dengan memperhatikan energi terendah yang paling mungkin dilalui oleh porfin untuk berfototransformasi menjadi khlorin maka rute reaksi yang terdiri dari beberapa geometri molekul dapat dipilih. Molekul-molekul pada rute reaksi ini dihitung energi orbitalnya pada konfigurasi ground state (GS) maupun excited state (ES) menggunakan metode CASSCF, plot energi orbital dari seluruh molekul pada rute reaksi ini menunjukkan jenis PRF pada fototransformasi porfin→khlorin adalah seam conical intersection, maka fenomena radiationless decay sangat mungkin terjadi pada titik persimpangan antara PES GS dengan PES ES.

ENGLISH:

Porphyrins is a crown cyclic molecule that has 4 pyrrole rings, which takes many important roles in life. While chlorins is one of derivative compound of hydroporphyrins, it has 3 pyrrole rings and 1 pyrroline. A porphyrin dominantly acts as a dye sesitizer because majority of it has a spesific color, so porphyrin oftentimes do an interaction with lights, and because of this interaction a porphin could undergo a phototransformation into chlorin. This research will see how the behaviour of phototransformation reaction from porphin → chlorin is going by watching it Potential Energy Surface (PES) and Photochemistry Reaction Funnel (PRF), also conserving about the existence of radiationless decay on that process. Porphin will be optimized using a series of basis set of STO-3G; 3-21G; 6- 31G(d,p); 6-31++G(d); 6-311+G(d,p); and 6-311++G(3df,2pd). The process of porphin → chlorin builded by an itteration using a variation of bond length (r) and torsion angle (τ). All structures of itteration will undergo a calculation of single HF method to get it Potential Energy, then the Energies will be plotted to make a PES graphic. The lowest energy level (minima) that down the stairs level by level in PES from porphin into chlorin could be considered as a reaction path of the phototransformation. The orbital energy of those molecules in the reaction path will be calculated using a CASSCF method. The state of PRF between ground state (GS) orbital and excited state (ES) orbital shows that it is a kind of seam conical intersection, and according to that the radiationless decay phenomena is highly possible to be happened at the point of intersection between the ground state PES and excited state PES