中文摘要
自然界中有许多会发光的生物，如某些细菌、昆虫、腔肠动物。萤火虫是最具有代表性且发光效率最高的生物。对萤火虫(主要是北美Photinus pyralis)发光的实验研究很多，但是相应的理论计算非常少，而且绝大多数停留在半经验水平上。本项目将主要采用多参考态的从头计算理论(CASSCF，CASPT2，MS-CASPT2) 并结合时间相关的密度泛函理论(TD-DFT)，对萤火虫的生物发光机理及与萤火虫具有同样荧光素的昆虫却发不同颜色的光的现象进行深入的量子化学理论研究。准确计算萤火虫的荧光素，氧化荧光素等许多有关的生物分子的基态和一些激发态的几何构型和电子构型及相应的吸收光谱或发射光谱等。详细探讨荧火虫生物发光过程所包括的一系列化学反应。搞清其生物发光的本质、机理和化学起源，在电子水平上解释已有的实验结论，并为实验研究提供理论支持和印证
英文摘要
Many different organisms in the mother nature, including bacteria, insects, and coelenterates, are endowed with the ability to emit light. The firefly (mainly the photinus pyralis in North America ) is by far discovered the most efficient example of a bioluminescent system. Compared with the rich experimetnal studies, the theoretical calculations on the bioluminescence are very few, and most of them are on the semiempirical level. This project will employ the mutilreference ab initio theory (CASSCF,CASPT2, and MS-CASPT2) along with time-dependent density functional theory to deeply investigate the bioluminescence mechanism of the firefly and some other ceratures who have the same luciferine as the firefly. The project will accuratly calculate the geometrical and electronic stuctures and related absorption and emission spectra of the ground and excited states of the related luciferines, oxyluciferine, and so on. A series of chemical reaction connected to the firefly bioluminescence will be detailedely studied to understand the inbeing, mechanism and chemical origin of the bioluminescnence, and explanin, support and verify the experiments.
结题摘要
自然界中有许多会发光的生物，如某些细菌、昆虫、腔肠动物。萤火虫是最具有代表性且发光效率最高的生物。对萤火虫(主要是北美Photinus pyralis)发光的实验研究很多，但是相应的理论计算非常少，而且绝大多数停留在半经验水平上。本项目将主要采用多参考态的从头计算理论(CASSCF，CASPT2，MS-CASPT2) 并结合时间相关的密度泛函理论(TD-DFT)，对萤火虫的生物发光机理及与萤火虫具有同样荧光素的昆虫却发不同颜色的光的现象进行深入的量子化学理论研究。准确计算萤火虫的荧光素，氧化荧光素等许多有关的生物分子的基态和一些激发态的几何构型和电子构型及相应的吸收光谱或发射光谱等。详细探讨荧火虫生物发光过程所包括的一系列化学反应。搞清其生物发光的本质、机理和化学起源，在电子水平上解释已有的实验结论，并为实验研究提供理论支持和印证