以密度泛函理論研究類胡蘿蔔素及其延伸系統之電子性質

Abstract

在這篇論文中，我們以密度泛函理論研究三種類胡蘿蔔素 (Carotenoid)，包含 β 胡蘿蔔素、茄紅素 (Lycopene) 與 γ 胡蘿蔔素與其相關的分子結構。然而，由於 傳統密度泛函在較大的共軛結構這類強關聯系統會出現誤差，導致無法準確地取 得能量，而高階第一原理計算在計算大分子系統又過度費時且不切實際。因此， 我們使用溫度輔助密度泛函理論 (Thermally­-Assisted­-Occupation density functional theory) 研究共軛鏈上有 1 到 12 個異戊二烯 (isoprene) 的類胡蘿蔔素衍生結構。 由 TAO­LDA 的計算結果顯示所有的類胡蘿蔔素及其衍生結構的基態都是單態， 且單態與三重態的能量差、游離能、基本能隙隨著鏈長的長度增加平緩減小;而 電子親和力和對稱化馮諾伊曼熵 (symmetrized von Neumann entropy) 則是逐漸地增 加。而這些分子基態的軌道佔據數 (orbital occupation number) 隨著系統的增大而 出現分數的軌道佔據數，這也指出了這些系統的多重自由基 (multi-­radical) 特性， 更加證實了由 TAO­DFT 計算的正當性。