靛红双氮二苯腙分子开关的光致异构化机理

作     者：庞晓娟 赵凯玥 何航宇 张宁波 蒋臣威 Pang Xiao-Juan;Zhao Kai-Yue;He Hang-Yu;Zhang Ning-Bo;Jiang Chen-Wei

作者机构：中国矿业大学材料与物理学院徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院徐州221116 西安交通大学物理学院凝聚态物质非平衡合成与调制教育部重点实验室量子信息与量子光电器件陕西省重点实验室西安710049 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:12204532,52174137) 江苏省自然科学基金(批准号:BK20200648) 中国矿业大学重点学科基金(批准号:2022WLXK16) 中国矿业大学科研启动基金(批准号:102519047) 中国矿业大学研究生创新计划(批准号:2024WLJCRCZL284)资助的课题 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年第73卷第17期

页      码：151-160页

摘      要：腙类分子开关在超分子化学领域有非常重要的应用价值,基于靛红发色团发展出的新型腙类分子开关已被合成.因其具有可见光激发下的顺反异构化特征、衍生物的易合成性及对外界刺激的敏感性,其在生物化学领域具有重要的应用价值.然而,该新型分子开关的光致异构化机制尚不明确,异构过程是否存在新奇的现象也不得而知.本文采用基于半经验OM2/MRCI的轨迹面跳跃动力学方法,系统地研究了一种名为靛红双氮二苯腙分子开关E-Z异构化过程的光致异构化机理.研究发现该E构型分子开关的S_(1)激发态平均寿命约为107 fs,该分子开关的E-Z异构化量子产率为16.01%.通过对该分子开关光致异构化过程的计算,明确了两种不同分子开关异构化机制;除围绕C=N键旋转的传统分子开关异构机制之外,阐明了新的异构机制——分子开关转子部分面对面的扭转;通过时间分辨的荧光辐射谱的计算,预测了异构化过程中存在极快的荧光猝灭现象,并且伴随着荧光红移的发生;通过对计算得到的荧光光谱与激发态平均寿命的分析,提出了“暗态”的存在,并对“暗态”存在的原因给出了可能的解释.研究结果可为新型分子开关的设计及应用提供理论指导作用.

主 题 词：分子开关 光致异构化 激发态 非绝热动力学 

学科分类：081704[081704] 07[理学] 070304[070304] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7498/aps.73.20240461

馆 藏 号：203142278...