萤火虫荧光素生物发光化学起源的理论研究

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。