Article (Périodiques scientifiques)
Nonequilibrium thermodynamics of light-induced reactions
PENOCCHIO, Emanuele; Rao, Riccardo; ESPOSITO, Massimiliano
2021In Journal of Chemical Physics, 155, p. 114101
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Mots-clés :
nonequilibrium thermodynamics; photochemistry; chemical reaction network
Résumé :
[en] Current formulations of nonequilibrium thermodynamics of open chemical reaction networks only consider chemostats as free-energy sources sustaining nonequilibrium behaviors. Here, we extend the theory to include incoherent light as a source of free energy. We do so by relying on a local equilibrium assumption to derive the chemical potential of photons relative to the system they interact with. This allows us to identify the thermodynamic potential and the thermodynamic forces driving light-reacting chemical systems out-of-equilibrium. We use this framework to treat two paradigmatic photochemical mechanisms describing light-induced unimolecular reactions—namely, the adiabatic and diabatic mechanisms—and highlight the different thermodynamics they lead to. Furthermore, using a thermodynamic coarse-graining procedure, we express our findings in terms of commonly measured experimental quantities, such as quantum yields.
Disciplines :
Physique
Auteur, co-auteur :
PENOCCHIO, Emanuele ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Physics and Materials Science (DPHYMS)
Rao, Riccardo;  Institute for Advanced Study, Princeton > Simons Center for Systems Biology
ESPOSITO, Massimiliano  ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Medicine (FSTM) > Department of Physics and Materials Science (DPHYMS)
Co-auteurs externes :
yes
Langue du document :
Anglais
Titre :
Nonequilibrium thermodynamics of light-induced reactions
Date de publication/diffusion :
15 septembre 2021
Titre du périodique :
Journal of Chemical Physics
ISSN :
0021-9606
eISSN :
1089-7690
Maison d'édition :
American Institute of Physics, New York, Etats-Unis - New York
Volume/Tome :
155
Pagination :
114101
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Focus Area :
Physics and Materials Science
Disponible sur ORBilu :
depuis le 29 septembre 2021

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