Population of triplet states in acetophenone: A quantum dynamics perspective

Miquel Huix-Rotllant (1) , Irene Burghardt (2) , Nicolas Ferré (3)

1 LIDYL - Laboratoire Interactions, Dynamiques et Lasers (ex SPAM)
2 PTC - Institut für Physikalische und Theoretische Chemie [Frankfurt am Main]
3 ICR - Institut de Chimie Radicalaire

When initially excited to its first singlet excited state, acetophenone, a prototypical aromatic ketone, is characterized by a singlet to triplet conversion quantum yield close to 100%. In this work, the time evolution of photo-excited acetophenone is theoretically investigated using quantum dynamics simulations based on the Multi Configuration Time Dependent Hartree (MCTDH) method. A model Hamiltonian, comprising both electronic and vibronic terms, is defined and its parameters are fitted to available data obtained by high-level quantum chemical calculations. An exploratory MCTDH dynamics shows a sequential mechanism S1→T2→T1. The population in the triplet manifold is distributed evenly among the two states, explaining the origin of acetophenone rich photochemistry.

Initialement excité vers son premier état excité singulet, l’acétophénone, une cétone aromatique typique, est caractérisée par une conversion singulet vers triplet proche de 100%. Dans ce travail, l’évolution temporelle de l’acétophénone photo-excitée est étudiée de fa,on théorique par dynamique quantique basée sur la méthode Multi Configuration Time Dependent Hartree (MCTDH). Un Hamiltonien modèle, comprenant des termes électroniques et vibroniques, est défini et ses paramètres sont déterminés à partir de données obtenues par des calculs de chimie quantique de haut niveau. La dynamique MCTDH exploratoire montre un mécanisme séquentiel S1→T2→T1. La population est distribuée également dans les deux états triplet, expliquant l’origine de la photochimie riche de l’acétophénone.

Domaines: Chimie théorique et/ou physique

Miquel Huix-Rotllant, Irene Burghardt, Nicolas Ferré. Population of triplet states in acetophenone: A quantum dynamics perspective. Comptes Rendus. Chimie, 2016, 19 (1-2), pp.50-56. ⟨10.1016/j.crci.2015.10.002⟩. ⟨hal-01409023⟩