Теоретическое моделирование динамики электронно-возбужденных состояний в фотосинтетических антеннах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.17, кандидат физико-математических наук Белов, Александр Сергеевич

• Белов, Александр Сергеевич
• кандидат физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Белов, Александр Сергеевич

Введение.

I. Обзор литературы.

1. Природные фотосистемы.

1.1. Фотосистема пурпурных бактерий.

1.2. Фотосистема зеленых бактерий.

1.3. Фотосистема цианобактерий.

1.4. Некоторые свойства компонентов природных фотосистем.

2. Искусственные фотосинтетические комплексы.

2.1. Простейшие искусственные фотоантенны.

2.2. Ковалентно соединенные системы.

2.3. Нековалентно связанные супрамолекулярные системы.

3. Методы моделирования динамики возбужденных состояний с учетом диссипации.

3.1. Кинетический подход и теория Фёрстера.

3.2. Методы на основе редуцированной матрицы плотности.

3.3. Гибридные методы.

II. Вероятностный подход к моделированию переноса энергии возбуждения.

1. Теоретическая модель.

2. Применение модели к фотосистемам разных структурных типов.

III. Квантоводинамический подход на основе теории Редфилда.

1. Теоретическая модель.

2. Модель взаимодействия молекул-хромофоров.

3. Применение модели к простейшим системам.

IV. Квантоводинамический подход на основе редуцированной матрицы плотности с учетом детальной структуры белкового окружения.

1. Теоретическая модель.

2. Явный вид операторов взаимодействия молекул-хромофоров друг с другом, с белком и электрическим полем лазерного импульса.

3. Расчет характеристик компонентов комплекса ФМО.

4. Расчет динамики возбужденных состояний в комплексе ФМО.

V. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретическое моделирование динамики электронно-возбужденных состояний в фотосинтетических антеннах»

Актуальность работы

Процессы переноса и аккумулирования солнечной энергии в живых организмах протекают в высокоорганизованных структурах, содержащих комплексы органических молекул-хромофоров с белком - фотосистемах (фотосинтетических комплексах). Ввиду высокой эффективности таких структур создание аналогичных искусственных систем, предназначенных для преобразования световой энергии в электрическую или энергию химических связей, является перспективным направлением в химии.

В связи с необходимостью более полного анализа происходящих в фотосистемах фотофизических процессов, большое значение имеют теоретические методы исследования столь больших объектов. Теоретическое описание систем, содержащих большое число атомов, представляет значительные трудности как при моделировании их стационарных свойств, так и, в особенности, при описании динамических процессов в них. Данные трудности вынуждают использовать для теоретического исследования приближенные методы различного уровня.

Данная диссертационная работа находится в русле исследований, посвященных развитию методов моделирования динамики возбужденных состояний в больших системах.

Цель работы

Целью диссертационной работы является создание теоретических моделей динамики электронно-возбужденных состояний в фотосинтетических комплексах и поиск на их основе соотношений «структура-свойство». Для этого в работе были поставлены следующие задачи:

1. Разработка вероятностной модели переноса энергии возбуждения в фотосистемах и определение с ее помощью квантового выхода и скорости переноса в фотосистемах с различной пространственной организацией.

2. Получение аналитических выражений без феноменологических параметров для уравнений динамики в рамках теории Редфилда. Определение на их основе факторов, влияющих на скорость динамических процессов.

3. Создание метода расчета динамики в фотосистемах с учетом точной структуры окружения хромофоров на основе квантовой теории диссипации. Моделирование с его помощью динамики электронно-возбужденных состояний в природных фотосинтетических комплексах и сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными, полученными с помощью спектроскопии с временным разрешением.

Научная новизна работы

1. Разработан вероятностный подход к динамике возбужденных состояний в фотосистемах с различной геометрией. Показано, что наиболее выгодным расположением молекул-хромофоров в фотосистеме является размещение их вблизи реакционного центра, в то время как протяженные фотоантенны являются неоптимальными. Также показано, что введение энергетического каскада в фотоантенну позволяет снизить влияние диссипации, увеличивая как квантовый выход переноса энергии возбуждения в реакционный центр, так и его скорость.

2. Предложена основанная на теории Редфилда новая модель, позволяющая описать динамику системы молекул-хромофоров, находящихся в однородной среде. Найдены аналитические выражения, связывающие элементы тензора Редфилда с параметрами среды, геометрией системы хромофоров и свойствами отдельных молекул.

3. Предложена основанная на квантовой теории открытых систем модель, позволяющая описать динамику системы молекул-хромофоров, находящихся в белковой или иной среде с заданной структурой и возбужденных сверхкоротким лазерным импульсом. Полученные динамические уравнения не содержат феноменологических параметров, а включают только геометрические параметры системы и свойства отдельных хромофоров.

4. На основе разработанных теоретических моделей проведен качественный анализ соотношений «структура фотосинтетического комплекса - свойства», выявлены основные факторы, влияющие на квантовый выход и скорость переноса энергии к реакционному центру.

5. На основе квантовой модели проведено численное моделирование диссипативной квантовой динамики фотосинтетического комплекса Фенны-Мэтьюса-Олсона зеленых бактерий СЫогоЫит tepidnm и получено согласие с экспериментальными данными.

Практическая значимость работы

Теоретические модели, разработанные в ходе данной работы, позволяют определить основные факторы, влияющие на эффективность функционирования природных пигмент-протеиновых комплексов. Результаты работы будут использованы для проведения поисковых работ, направленных на создание высокоэффективных супрамолекулярных искусственных светособирающих устройств.

Личный вклад диссертанта состоит в сборе и анализе литературных данных, постановке задач, разработке путей их решения, составлении алгоритмов расчетов в рамках новых моделей, проведении квантовохимических расчетов, интерпретации полученных результатов и подготовке публикаций и докладов по теме диссертационной работы.

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы опубликованы в 16 печатных изданиях, в том числе 5 статьях в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень журналов ВАК РФ, и в 11 тезисах докладов на конференциях.

Материалы диссертации были представлены на XXV Всероссийской школе-симпозиуме молодых ученых по химической кинетике, международной конференции «Ломоносов» в 2007-м году; Всероссийской молодежной конференции по математической и квантовой химии, конференции молодых ученых секции ученого совета ИФХЭ РАН «Физикохимия нано- и супрамолекулярных систем - 2008» и первом международном конкурсе научных работ молодых ученых в области нанотехнологий в 2008-м году; международной конференции «Динамика и структура в физике и химии», 7-м Российском симпозиуме по проблемам физики ультракоротких процессов в сильнонеравновесных средах, втором Международном конкурсе научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, 13-й Европейской конференции по спектроскопии биологических молекул в 2009-м году; Международной конференции по нано/молекулярной фотохимии и наноматериалам в «зеленой» энергии, Международной конференции по вычислительной физике в 2010-м году.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и списка цитируемой литературы из 137 наименований. Работа изложена на 108 страницах машинописного текста и включает 29 рисунков и 3 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Математическая и квантовая химия», Белов, Александр Сергеевич

У. Выводы

1. На основе вероятностной модели вычислены скорость и квантовый выход переноса энергии в фотосинтетических антеннах с различной пространственной организацией. Показано, что энергетический каскад снижает вклад диссипации в динамику переноса энергии.

2. На основе теории Редфилда получены новые выражения для коэффициентов уравнений диссипативной динамики для системы хромофоров в однородной среде, включающие молекулярные характеристики компонентов системы.

3. В аналитическом виде решена задача о диссипативной динамике в модельных системах с двумя электронными состояниями. Определено влияние геометрических и молекулярных параметров, а также характеристик среды на скорость диссипативного переноса энергии в этих системах.

4. На основе теории открытых квантовых систем получены новые уравнения диссипативной динамики переноса энергии, учитывающие структуру фотосинтетической антенны и молекулярные свойства ее компонентов, а также воздействие внешнего электрического поля.

5. Новые уравнения диссипативной динамики применены к комплексу ФМО зеленых бактерий СЫогоЫит 1ер1с1ит. Полученные результаты согласуются с данными фемтосекундной спектроскопии.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Белов, Александр Сергеевич, 2011 год

1. Mulkidjanian A.Y., Junge W. On the origin of photosynthesis as inferred from sequence analysis. II Photosynth. Res. 1997. V.51. P. 27-42.

2. Benson A.A., Bassham J.A., Calvin M., Goodale T.C., Haas V.A., Stepka W. The path of carbon in photosynthesis. V. Paper chromatography and radioautography of the products. II J. Am. Chem. Soc. 1950. V. 72. P. 1710-1718.

3. Badin E.J., Calvin M. The path of carbon in photosynthesis. IX. Photosynthesis, photoreduction and the hydrogen-oxygen-carbon dioxide dark reaction. // J. Am. Chem. Soc. 1950. V. 72. P. 5266-5270.

4. Blankenship R.E. Molecular mechanisms of photosynthesis. Oxford.: Blackwell. 2002. P. 231.

5. Green B.R., Parson W.W. Light-harvesting antennas in photosynthesis. Dordrecht.: Kluwer. 2003. P. 129.

6. Fleming G., van Grondelle R. The primary steps of photosynthesis. // Phys. Today. 1994. V. 47. P. 48-55.

7. Lancaster C., Ermler U., Michel H. Anoxygenic photosynthetic bacteria. Kluwer. Dordrecht. 1995. P. 503.

8. Parson W. W., Warshel A. Anoxygenic photosynthetic bacteria. Dordrecht.: Kluwer. 1995. P. 559.

9. Woodbury N.W., Allen J.P. Anoxygenic photosynthetic bacteria. Dordrecht.: Kluwer. 1995. P. 527.

10. Hu X., Schulten K. Model for the light-harvesting complex I (B875) of Rhodobacter sphaeroides. II Biophys. J. 1998. V. 75. P. 683-694.

11. Duysens L.N.M. Transfer of excitation energy in photosynthesis. State University of Utrecht. 1952. P. 32.

12. Pullerits T., Sundstrom V. Photosynthetic light-harvesting pigment-protein complexes: toward understanding how and why. // Acc. Chem. Res. 1996. V. 29. P. 381-389.

13. Fleming G.R., van Grondelle R. Femtosecond spectroscopy of photosynthetic light-harvesting systems. // Curr. Opin. Struct. Biol. 1997. V. 7. P. 738-748.

14. Ritz T., Park S., Schulten K. Kinetics of excitation migration and trapping in the photosynthetic unit of purple bacteria. // J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 8259-8267.

15. Sundstrom V. Light in elementary biological reactions. // Progr. Quant. Electronics. 2000. V. 24. P. 187-238.

16. Saga Y., Shibata ¥., Tamiaki H. Spectral properties of single light-harvesting complexes in bacterial photosynthesis. // J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev. 2010. V. 11. P. 15-24.

17. Pfennig N. The photosynthetic bacteria. N.Y.: Plenum. 1978. P. 3.

18. Cogdell R.J., Gardiner A. T., Roszak A.W., Law C.J., Southall J., Isaacs N.W. Rings, ellipses and horseshoes: how purple bacteria harvest solar energy. // Photosynth. Res. 2004. V. 81. P. 207-214.

19. Hu X., Ritz T., Damjanovic A., Autenrieth F., Schulten K. Photosynthetic apparatus of purple bacteria. // Quart. Rev. Biophys. 2002. V. 35. P. 1-62.

20. Cogdell R.J., Gall A., Kohler J. The architecture and function of the light-harvesting apparatus of purple bacteria: from single molecules to in vivo membranes. // Quart. Rev. Biophys. 2006. V. 39. P. 227-234.

21. Niedzwiedzki D.M., Fuciman M., FrankH.A., Blankenship R.E. Energy transfer in an LH4-like light harvesting complex from the aerobic purple photosynthetic bacterium Roseobacter denitrificans. // Biochim. Biophys. Acta. 2011. V. 1807. P. 518-528.

22. McDermott G., Prince S.M., Freer A.A., Hawthornthwaite-Lawless A.M., Papiz M.Z., Cogdell R.J., Isaacs N. W. Crystal structure of an integral membrane light-harvesting complex from photosynthetic bacteria. // Nature. 1995. V. 374. P. 517-521.

23. Koepke J., Hu X., Muenke C., Schulten K., Michel H. The crystal structure ofthe light-harvesting complex II (B800-850) from Rhodospirillum molischianum. II Structure. 1996. V. 4. P. 581-597.

24. Karrasch S., Bullough P., Ghosh R. The 8.5 A projection map of the light-harvesting complex I from Rhodospirillum rubrum reveals a ring composed of 16 subunits. IIEMBOJ. 1995. V. 14. P. 631-638.

25. Bahatyrova S., Frese R.N., van der Werf K.O., Otto C., Hunter C.N., Olsen J.D. Flexibility and size heterogeneity of the LH1 light harvesting complex revealed by atomic force microscopy. // J. Biol. Chem. 2004. V. 279. P. 2132721333.

26. Siebert C.A., Qian P., Fotiadis D., Engel A., Hunter C.N., Bullough P.A. Molecular architecture of photosynthetic membranes in Rhodobacter sphaeroides: the role of PufX. IIEMBOJ. 2004. V. 23. P. 690-700.

27. Gardiner A.T., Cogdell R.J., Takaichi S. The effect of growth conditions on the light-harvesting apparatus in Rhodopseudomonas acidophila. II Photosynth. Res. 1993. V. 38. P. 159-167.

28. McLuskey K, Prince S.M., Cogdell R.J., Isaacs N.W. The crystallographic structure of the B800-820 LH3 light-harvesting complex from the purple bacteria Rhodopseudomonas acidophila strain 7050. // Biochemistry. 2001. V. 40. P. 87838789.

29. Scheuring S. Biophysical techniques in photosynthesis II. Springer. 2006. P. 1.

30. Sundstrôm V. Femtobiology. // Annu. Rev. Phys. Chem. 2008. V. 59. P. 53-77.

31. Saga Y, Tamiaki H. Transmission electron microscopic study on supramolecular nanostructures of bacteriochlorophyll self-aggregates in chlorosomes of green photosynthetic bacteria. // J. Biosci. Bioeng. 2006. V. 102. P. 118-123.

32. Psencik J., Ikonen T.P., Laurinmaki P., Merckel M.C., Butcher S.J., Serimaa R.E., Tuma R. Lamellar organization of pigments in chlorosomes, the light harvesting complexes of green photosynthetic bacteria. // Biophys. J. 2004. V. 87. P. 1165-1172.

33. Fenna R.E., Matthews B. W., Olson J.M., Shaw E.K. Structure of a bacteriochlorophyll-protein from the green photosynthetic bacterium Chlorobium limicola: crystallographic evidence for a trimer. // J. Mol. Biol. 1974. V. 84. P. 231-240.

34. Li Y.F., Zhou W., Blankenship R.E., Allen J.P. Crystal structure of the bacteriochlorophyll a protein from Chlorobium tepidum. II J. Mol. Biol. 1997. V. 271. P. 456-471.

35. Camara—Artigas A., Blankenship R.E., Allen J.P. The structure of the FMO protein from Chlorobium tepidum at 2.2 A resolution. // Photosynth. Res. 2003. V. 75. P. 49-55.

36. Matthews B.W., Fenna R.E., Bolognesi M.C., Schmid M.F., Olson J.M. Structure of a bacteriochlorophyll a-protein from the green photosynthetic bacterium Prosthecochloris aestuarii. II J. Mol. Biol. 1979. V. 131. P. 259-285.

37. Tronrud D.E., Schmid M.F., Matthews B.W. Structure and X-ray amino acid sequence of a bacteriochlorophyll a protein from Prosthecochloris aestuarii refined at 1.9 A resolution. II J. Mol. Biol. 1986. V. 188. P. 443-454.

38. Cheng Y.-C., Fleming G.R. Dynamics of light harvesting in photosynthesis. // Annu. Rev. Phys. Chem. 2009. V. 60. P. 241-262.

39. Freiberg A., Lin S., Timpmann K, Blankenship R.E. Exciton,dynamics in FMO bacteriochlorophyll protein at low temperatures. // J. Phys. Chem B. 1997. V. 101. P.7211-7220.

40. Savikhin S., Zhou W., Blankenship R.E., Struve W.S. Femtosecond energy transfer and spectral equilibration in bacteriochlorophyll a-protein antenna trimers from the green bacterium Chlorobium tepidum. II Biophys. J. 1994. V. 66. P. 110113.

41. Grotjohann I., Fromme P. Structure of cyanobacterial photosystem I. // Photosynth. Res. 2005. V. 85. P. 51-72.

42. Chapman H.N., Fromme P., Barty A., White T.A., Kirian R.A et al. Femtosecond X-ray protein nanocrystallography. // Nature. 2011. V. 470. P.73-77.

43. Jordan P., Fromme P., Witt H.Т., Klukas O., Saenger W., Krauss N. Three-dimensional structure of cyanobacterial photosystem I at 2.5 Ä resolution. // Nature. 2011. V. 411. P. 909-917.

44. Sener M.K., Lu D., Ritz Т., Park S., Fromme P., Schulten К. Robustness and optimality of light harvesting in cyanobacterial photosystem I. // J. Phys. Chem. B. 2002. V. 106. P. 7948-7960.

45. Amunts A., Toporik H., Borovikova A., Nelson N. Structure determination and improved model of plant photosystem I. // J. Biol. Chem. 2010. V. 285. P. 34783486.

46. Ben-Shem A., Frolow F., Nelson N. The crystal structure of plant photosystem I. IINature. 2003. V. 426. P. 630-635.

47. Sener M.K., Jolley C., Ben-Shem A., Fromme P., Nelson N., Croce R., Schulten К. Comparison of the light-harvesting networks of plant and cyanobacterial photosystem I. И Biophys. J. 2005. V. 89. P. 1630-1642.

48. He Z., Gosztola D., Deng Y, Gao G., Wasielewski M.R., Kispert L.D. Effect of terminal groups, polyene chain length, and solvent on the first excited singlet states of carotenoids. II J. Phys. Chem. B. 2000. V.104. P.6668-6673.

49. Rondonuwu F.S., Watanabe Y, Fujii R., Koyama Y. Singlet internal conversion processes in all-trans-spheroidene and lycopene as revealed by subpicosecond time-resolved Raman spectroscopy. // Chem. Phys. Lett. 2003. V.376. P.292.

50. Macpherson N., Gillbro T. Solvent dependence of the ultrafast S2-Si internal conversion rate of ß-Carotene. II J. Phys. Chem. A. 1998. V. 102. P. 5049-5058.

51. Livingston R, McCartin P.J. Temperature dependence of the decay of the triplet state of chlorophyll A. II J. Phys. Chem. 1963. V. 67. P. 1319-1324.

52. Linshitz H., Sarkanen K. The absorption spectra and decay kinetics of the metastable states of chlorophyll a and b. II J. Amer. Chem. Soc. 1958. V. 80. P.4826-4834.

53. Singh I.S., Becker R.S. The %-ii phosphorescence of chlorophylls a and b. II J. Chem. Phys. 1958. V. 79. P. 1226-1272.

54. Borbas K.E., Chandrashaker V., Muthiah C., Kee H.L., Holten D., Lindsey J.S. Design, synthesis, and photophysical characterization of water-soluble chlorins. // J. Org. Chem. 2008.V. 73. P. 3145-3158.

55. Connolly J:S., Janzen A.F., Samuel E.B. Fluorescence lifetimes of chlorophyll a: solvent, concentration and oxygen dependence. // Photochem. Photobiol. 1982. V. 36. P. 559-563.

56. Ihalainen J.A., Croce R., Morosinotto T., van Stokkum I.H.M., Bassi R., Dekker J.P., van Grondelle R. Excitation decay pathways of lhca proteins: a time-resolved fluorescence study. II J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. P. 21150-21158.

57. Wright K.A., Boxer S.G. Solution*properties of synthetic chlorophyllide- and bacteriochlorophyllide-apomyoglobin complexes. // Biochem. 1981. V. 20. P. 7546-7556.

58. Savolainen J., Dijkhuizen N., Fanciulli R., Liddell P.A., Gust D., Moore T.A., Moore A.L., Hauer J., Buckup T., Motzkus M., Herek J.L. Ultrafast energy transfer dynamics of a bioinspired dyad molecule. // J. Phys. Chem. B. 2008. V. 112. P. 2678-2685.

59. Cho S., Yoon M.-C., Kim C.H., Aratani N., Mori G., Joo T., Osuka A., Kim D. Perturbation of electronic states and energy relaxation dynamics in a series of phenylene bridged Zn11 porphyrin dimers. // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. P. 14881-14888.

60. Rai S., Ravikanth M. Synthesis of covalently linked unsymmetrical porphyrin pentads containing three different porphyrin subunits. // J. Org. Chem. 2008. V. 73. P. 8364-8375.

61. TannertS., Ermilov E.A., Vogel J.O., Choi M.T.M., Ng D.K.P., Roder B. The influence of solvent polarity and metalation on energy and electron transfer inporphyrin-phthalocyanine heterotrimers. // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. P. 8053-8062.

62. Terazono Y, Kodis G., Liddell P.A., Garg V., Moore T.A., Moore A.L., Gust D. Multiantenna artificial photosynthetic reaction center complex. // J. Phys. Chem. B. 2008. V. 113. P. 7147-7155.

63. Regehly M., Ermilov E.A., Helmreich M., Hirsch A., Jux N., Rolder B. Photoinduced energy and electron transfer processes in hexapyropheophorbide a-fullerene C60. molecular systems. II J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. P. 998-1006.

64. Yoon M.-C., Cho S., Kim P., Hori T., Aratani N., Osuka A., Kim D. Structural dependence on excitation energy migration processes in artificial light harvesting cyclic zinc(II) porphyrin arrays. // J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113. P. 1507415082.

65. Chang M.—H., Hoffmann M., Anderson H.L., Herz L.M. Dynamics of excited-state conformational relaxation and electronic derealization in conjugated porphyrin oligomers. II J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. P. 10171-10178.

66. Chen J., Burreil A.K., Campbell W.M., Officer D.L., Too C.O., Wallace G.G. Photoelectrochemical cells based on a novel porphyrin containing light harvesting conducting copolymer// Electrochim. Act. 2004. V. 49. P. 329-337.

67. Dunetz J.R., Sandstrom С., Young E.R., Baker P., Van Name S.A., Cathopoulis Т., Fairman R., de Paula J.P., Akerfeldt K.S. Self-assembling porphyrin-modified peptides. // Org. Lett. 2005. V. 7. P. 2559-2561.

68. Fushimi Т., Oda A., Ohkit H., Ito S. Tripletenergymigrationinlayer-by-layer deposited ultrathinpolymerfilmsbearingtris(2,20-bipyridine)ruthenium(II) moieties. II J. Phys. Chem. B. 2004 .V. 108. P. 18897-18902.

69. Matsumi N., Chujo Y., Lavastre O. Facilitated d7i-7T7r* Transition in a novel organoboron ^-conjugated polymer including a ruthenium-phosphine complex. // Organometall. 2001. V. 20. P. 2425-2427.

70. A lam M.M., Jenekhe S.A. Efficient solar cells from layered nanostructures of donor and acceptor conjugated polymers. I I Chem. Mater. V. 16. P. 4647-4656.

71. Serin J., Schultze X, Adronov A., Frechet J.M.J. Synthesis and study of the absorption and luminescence properties of polymers containing Ru(BpyMe2)3 chromophores and coumarin laser dyes. // Macromol. 2002. V. 35. P. 5396-5404.

72. Imahori H. Giant multiporphyrin arrays as artificial light-harvesting antennas. II J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. P. 6130-6143.

73. Huang Y.—S., YangX., Schwartz E., PingL., Albert—Seifried S., Finlayson C.E., et al. Sequential energy and electron transfer in polyisocyanopeptide-based multichromophoric arrays. II J. Phys. Chem. B. 2011. V. 115. P. 1590-1600.

74. Давыдов A.C. Теория молекулярных экситонов. M.: Наука. 1968. С. 35.

75. Roger С., Miloslavina Y., Brunner D., Holzwarth A.R., Wurthner F. Self-assembled zinc chlorin rod antennae powered by peripheral light-harvesting chromophores. II J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. P. 5929-5939.

76. Li X., Zheng Z., Han M., Chen Z., Zou G. Tuning J-aggregates of tetra(p~ hydroxyphenyl)porphyrin by the headgroups of ionic surfactants in acidic nonionic micellar solution. //J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. P. 4342-4348.

77. VTaming S.M., Augulis R., Stuart M.C.A., Knoester J., van Loosdrecht P.H.M. Exciton spectra and the microscopic structure of self-assembled porphyrin nanotubes. II J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113. P. 2273-2283.

78. Olive A.G.L., Del Guerzo A., Schafer C., Belin C., Raffy G., Giansante C. Fluorescence amplification in self-assembled organic nanoparticles by excitationenergy migration and transfer. II J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 10410-10416.i

79. Schlosser M, Lochbrunner S. Exciton migration by ultrafast Förster transfer in highly doped matrices. II J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. P. 6001-6009.

80. Chen C.-H., LiuK.-Y., Sudhakar S., Lim T.-S., Fann W., Hsu C.-P., Lüh T.-Y. Efficient light harvesting and energy transfer in organic—inorganic hybrid multichromophoric materials. II J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. P. 17887-17891.

81. Kim P., Lim J.M., Yoon M.-C., Aimi J., Aida T., Tsuda A., Kim D. Excitation energy migration processes in self-assembled porphyrin boxes constructed by conjugated porphyrin dimers. II J. Phys. Chem. B. 2010. V. 114. P. 9157-9164.

82. Nagata N., Kuramochi Y., Kobuke Y. Energy transfer among light-harvesting macrorings incorporated into a bilayer membrane. // J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. P. 10-11.

83. Ma Y.-Z., Miller R.A., Fleming G.R., Francis M.B. Energy transfer dynamics in light-harvesting assemblies templated by the tobacco mosaic virus coat protein. // J. Phys. Chem. B. 2008. V. 112. P. 6887-6892.

84. Kuciauskas D., Kiskis J., Caputo G.A., Gulbinas V. Exciton annihilation and energy transfer in self-assembled peptide-porphyrin complexes depends on peptide secondary structure. II J. Phys. Chem. B. 2010. V. 114. P. 16029-16035.

85. Balzani V., Ceroni P., Juris A., Venturi M., Campagna S., Puntoriero F., Serroni S. Photochemistry and photophysics of metal complexes. // Coord. Chem. Rev. 2001. V. 219. P. 545-572.

86. Freed K.F. Irreversible electronic relaxation in polyatomic molecules. // J. Chem. Phys. 1970. V. 52. P. 1345-1354.

87. Рубин А.Б. Биофизика. Том 1. M.: Книжный дом «Университет». 1999. С. 400.

88. Novoderezhkin V.l., Razjivin А.Р. The theory of Förster-type migration between clusters of strongly interacting molecules: application to light-harvesting complexes of purple bacteria. // Chem. Phys. 1996. V. 211. P. 203-214.

89. Vassiliev S., Lee C.-L., Brudvig G.W., Bruce D. Structure-based kinetic modeling of excited-state transfer and trapping in histidine-tagged photosystem II core complexes from Synechocystis. // Biochem. 2002. V. 41. P. 12236-12243.

90. Byers J.D., Parsons W.S., Webber S.E. Efficient numerical simulation of the time dependence of electronic energy transfer in polymers. 3. Depolarization, Förster transfer, and trapping. // Macromol. 1992. V. 25. P. 5935-5941.

91. Weiss U. Quantum dissipative systems. Singapore.: World Scientific Publishing Co. 1999. P. 34.

92. Блум К. Теория матрицы плотности и ее приложения. М.: Мир. 1983. Гл. 7.

93. Ray J., Makri N. Short-range coherence in the energy transfer of photosynthetic light-harvesting systems. // J. Phys. Chem. A. 1999. V. 103. P. 9417-9422.

94. Novoderezhkin V., Salverda J.M., van' Amerongen Hi, van Grondelle R. Excitoni modeling of energy-transfer dynamics, in the LHGII complex of higher plants: a Redfield theory .approach. ;// J. Phys. Chem. B. 2003. V. 1071 P. 18931912;. V .

95. Vulto S.I.E., de Baat M.A., Neerkenm S., Nowak F.R., van Amerongen H. et al. Excited state dynamics in FMO antenna complexes from photosynthetic green sulfur bacteria: a kinetic , model // J. Phys. Chem. B. 1999. V. 103. P. 8153-8161.

96. Marx D:, Hutter J: Ab initio molecular, dynamics; N.Y.: Cambridge University press. 2009. P. 267. .

97. Rydberg P., Olsen L. The accuracy of geometries forr iron porphyrin complexés from; density functional theory. // J. Phys. Chem. A. 2009; V. 113'; P. 11949-11953.

98. Ben-shem A., Frolow F./Nelson N. Evolution of photosystsm I from; symmetry through pseudosymmetry to asymmetry. // FEBS Lett.^ 2004; V. 5641 P. 274-280. . '

99. Schmidt' MlW., Bàldridge K.K., Boatz J.A., et- al; The general? atomic, and molecular electronic structure system. // J. Comput. Chem. 1993. V. 14. P. 1347— 1348. •

100. De Wilton A.C., Koningstein J.A. On novel fluorescence in the Qx region of the bacteriochlorophyll a and chlorophyll a dimers in: solution. // J. Am: Chem. Soc. 1984. V. 106. P. 5088-5093.

101. Becker M., Nagarajan V., Parson W. W. Properties of the excited singlet states of bacteriochlorophyll a in polar solvents. // J. Am. Chem. Soc. 1991. V. 113. P. 6840-6848.

102. Alden R. G., Johnson E., Nagarajan V., Parson W. W. Calculations of spectroscopic properties of the LH2 bacteriochlorophyll-protein antenna complex from Rhodopseudomonas acidophila. II J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. P. 46674680.

103. Scherz A., Parson W. W. Oligomers of bacteriochlorophyll a and bacteriopheophytin with spectroscopic properties resembling those found in photosynthetic bacteria. // Biochim. Biophys. Acta. 1984. V. 766. P. 653-665.

104. Jorgensen W.L., Tirado-Rives J. The OPLS force field for proteins. Energy minimization for crystals of cyclic peptides and crambin. // J. Am. Chem. Soc. 1988. V. 110. P. 1657-1666.

105. Berendsen H.J.C., van der Spoel D., van Drunen R. GROMACS: a message-passing parallel molecular dynamics implementation. // Comp. Phys. Comm. 1995. V. 91. P. 43-56.4