共軛烯烴分子的雙激發態性質研究

《共軛烯烴分子的雙激發態性質研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由張嵩擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：共軛烯烴分子的雙激發態性質研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張嵩
• 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

項目摘要

共軛烯烴分子普遍存在於自然界中，分子在光激發後具有明顯的雙激發態的性質，然而對共軛體系的研究大多仍停留在理論水平上，正確理解這些共軛分子體系的光物理特性，對分子材料的光物理和光化學研究具有重要意義。本項目擬採用時間分辨光譜技術，特別是用光電子影像技術來闡明共軛烯烴分子在基態和激發態情況下的電子轉移、能量傳遞以及化學轉換過程，關注共軛分子不同形態對雙激發態性質的影響。藉助于飛秒泵浦-探測技術研究共軛烯烴分子尤其是大分子體系自身在光激發後波長相關、時間相關的瞬態行為，以確定和比較不同共軛雙鍵存在時其激發態壽命、量子產額、弛豫時間、可能的電荷重組或分離時間常數及變化規律。

結題摘要

共軛分子體系由於存在共軛效應，使得分子的光譜和光化學很活躍，激發態的性質也備受關注。激發態弛豫機制受到分子不同形態甚至取代基的影響，通過研究可以了解具有生物功能的共軛生物大分子在生命科學過程中所起到的作用。本項目利用時間分辨光譜技術，結合理論模擬研究了分子的激發態光譜和電子軌道性質，闡明了共軛分子激發態的動力學弛豫機制，確定和比較了不同體系中激發態壽命、量子產額、弛豫時間、可能的電荷重組或分離時間常數及變化規律，揭示該類分子的質子/電子轉移、能量傳遞以及化學轉換過程及規律。通過對低共軛聚合物的研究發現，分子的共軛結構在光照後會發生快速的扭轉變化，使得原本沒有參與的反應的通道打開了，這個新通道的參與使得系間交叉能有效地發生，大大增加了三重態的量子產率。這種新的機制很好的解釋了高量子產率的原因，也對於解釋螢光探針的發光機制有著重要的意義。通過探討幾種具有共軛性質的蒽醌衍生物體系發現這些分子受光激發後會產生超快的質子/電荷轉移過程，測量了1-羥基蒽醌的質子轉移過程，建立了新的動力學模型，並闡明弛豫機理。儘管1-氨基蒽醌的O-H鍵在空間上與1-羥基蒽醌相似，但1-氨基蒽醌分子內的H鍵作用很弱，光激發後並無質子轉移現象，更多地表現為電荷轉移特性。研究表明不同取代基會對激發態衰變的機制產生影響。此外為了系統性，我們還研究了外部環境對分子的影響，尤其是溶劑極性和粘滯度對分子激發態性質的影響。這些工作從光物理、光化學的觀點闡明共軛體系中激發態的性質及變化規律和導致變化的因素。