ИСТИНА

Процессы фотосинтеза, протекающие в биологических фотосистемах, представляют большой интерес для исследования в силу высокой эффективности поглощения и преобразования солнечной энергии. По причине больших размеров систем (тысячи атомов) их точное квантовохимическое описание невозможно, и необходимо использовать приближенные методы. Одним из них является комбинация точного описания электронных состояний отдельных пигментов методами ab initio с приближенным учетом взаимодействий между пигментами и с белковым окружением. Настоящая работа посвящена моделированию электронного спектра поглощения фотоантенны с использованием данного подхода. Обычно межмолекулярные взаимодействия рассматривают в рамках диполь-дипольного приближения, однако при близком расположении пигментов оно является достаточно грубым. Поэтому мы использовали другой подход – представление взаимодействия пигментов между собой как систем точечных зарядов. Значения зарядов подбирались для максимально точного описания электростатического потенциала молекулы (TrEsp [1]). Данный подход позволяет рассчитать матричные элементы операторов кулоновского взаимодействия пигментов между собой и с белковым окружением. Это позволяет рассчитывать электронные спектры поглощения, решая задачу на собственные значения гамильтониана. В данной работе вышеописанный метод был использован для расчета электронного спектра поглощения комплекса Фенны-Мэттьюса-Олсона (ФМО) зеленых серобактерий C. tepidum. В качестве хромофоров комплекс ФМО содержит только бактериохлорофиллы a и состоит из трех субъединиц, содержащих по 8 пигментов. Для описания электронных состояний пигментов использовался метод МКССП. Это позволило получить спектр поглощения, согласующийся с экспериментальными данными, и показало возможность применения данного подхода для описания крупных фотосистем. Также было показано значительное преимущество описания электростатического потенциала с помощью TrEsp-зарядов над дипольным приближением при небольшом увеличении сложности расчетов. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 14-03-31548). Литература 1. Madjet M. E., Abdurahman A., Renger T. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. P. 17268-17281