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我国学者发现有机分子间相互作用新模式
来源:科技日报 发布时间:2024-06-20 15:20

记者6月17日从中国科学技术大学获悉,该校张国庆教授团队发现了有机分子之间相互作用的新模式——芳香酰亚胺与脂肪胺之间能够形成稳定的光诱导电荷转移复合物。他们证明了该复合物可用于光诱导聚合、二氧化碳光还原、紫外储能等领域。研究成果日前发表在《化学》上。

分子间的电荷转移,即电子从给体分子向受体分子的移动,是物质相互作用和化学反应中最为重要的物理过程。它在自然界中无处不在,在光合作用、呼吸作用等过程中扮演着不可或缺的角色。因此,解锁新的电荷转移机制,对理解自然界中复杂的光化学光物理过程、开发高效的有机合成方法和能量转化技术至关重要。

理论上,通过合理地调控有机电子给体和受体分子的能级,构筑较高的结合能垒,可以实现两者在基态下不发生相互作用。而在电子激发态下,给受体对能够通过电荷转移发生相互作用,且在电子激发态退去后即使在基态也能稳定。但迄今,仅能通过激发态形成的基态有机电子复合物还没有被实现。

在前期工作基础上,研究人员首先选取了萘酰亚胺和三乙胺为模型化合物,通过测量萘酰亚胺和三乙胺混合体系光照前后的谱学性质,确定了光诱导电荷转移复合物的存在;并通过高分辨质谱、时间分辨光谱,以及改变萘酰亚胺分子的取代基、更换电子给体等手段,研究了光诱导电荷转移复合物的形成机制,证明了其确实需要通过激发态的电荷转移和之后电子激发态的退激发才能形成。研究人员将该体系成功应用于丙烯酸酯类单体的光诱导聚合、二氧化碳的光还原,以及光能存储及释放方面,通过在黑暗条件下将光照时储存的光能释放,使得原本需要光照才能进行的过程在黑暗条件下也能进行。

研究人员表示,通过电子激发态形成溶液中稳定的基态复合物这种分子间相互作用模式,不应该仅局限于酰亚胺和胺分子之间,很有可能是一种比较普遍但是未被关注的相互作用,有望在更多的分子结构中被发现并且能够用于新的光化学反应。

来源:《科技日报》?2024-06-18?第02版

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