理论与实验研究水分子团簇离子的质子转移及解离动力学

Water cluster ions are of great interest since they are involved in aqueous proton transfer which plays important roles in many chemical and biological processes. In the proposal, we will investigate the proton transfer and dissociation dynamics of water cluster ions, H+(H2O)n (n=2-11), based on the harmonic and anharmonic oscillator models using micro-canonical and canonical transition state theory. The anharmonic effect,tunneling effect and isotope effect on the proton transfer and dissociation dynamics will be determined. Further, we will extend our study to DNA molecules. With nanosecond transient absorption spectrum technology and anharmonic transition state theory, we will theoretically and experimentally explore the proton transfer of DNA molecules, and unravel the key role of water cluster ions in these processes.

质子转移在许多化学和生物反应过程中起着至关重要的作用。水分子团簇离子是质子转移过程中的重要基本单元。本项目在已构建的非简谐过渡态理论框架之下，用微正则系综（RRKM）过渡态理论和正则系综过渡态理论,分别在非简谐振子模型和谐振子模型下研究水分子团簇离子H+(H2O)n (n=2-11)的质子转移、解离动力学。考察非简谐效应、隧道效应、同位素效应对水分子团簇离子质子转移、解离动力学的影响。在此基础之上，将这一理论方法推广应用到DNA分子体系的质子转移过程。利用非简谐过渡态理论，并结合瞬态吸收光谱实验，理论与实验两方面研究一系列DNA体系：单个DNA碱基、单链上DNA碱基、及双链上DNA碱基对的质子转移动力学，揭示DNA分子体系质子转移过程中水分子团簇离子所起的关键作用。

质子转移在许多化学和生物反应过程中起着至关重要的作用。水分子团簇离子是质子转移过程中的重要基本单元。本项目用微正则系综（RRKM）过渡态理论和正则系综过渡态理论,分别在非简谐振子模型和谐振子模型下研究水分子团簇离子H+(H2O)n (n=2-11)的质子转移、解离动力学。考察了非简谐效应、隧道效应、同位素效应对水分子团簇离子质子转移、解离动力学的影响。在此基础之上，将这一理论方法推广应用到DNA分子体系的质子转移过程。利用非简谐过渡态理论，并结合瞬态吸收光谱实验，理论与实验两方面研究了一系列DNA体系：单个DNA碱基、双链上DNA碱基、及G四链体上的DNA碱基的质子转移动力学，揭示了DNA分子体系质子转移过程中水分子团簇离子所起的关键作用。