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在電子轉移與能量轉移過程中，質子的參與能夠重塑化學體系的勢能面，進而對反應動力學產生根本性影響。近年來，科學家們在有機分子體系中發現了質子耦合單線態能量轉移機制。與單線態能量轉移相比，三線態能量轉移因具備獨特的化學反應活性，在光化學和能源轉換領域受到廣泛關注。然而，學界對質子參與的三線態能量轉移過程尚不明晰。近日，中國科學院大連化學物理研究所團隊發現了一種質子穿梭輔助三線態能量轉移的新機制，該機制可有效提升三線態能量轉移的速率和效率。研究團隊構建了低毒性藍光硒化鋅（ZnSe）量子點與苯酚—吡啶二分體的雜化體系，借助超快光譜和動力學同位素實驗，揭示了從量子點到分子的質子穿梭輔助三線態傳能新機制。該機制具體過程如下：ZnSe量子點經光激發后，空穴從量子點轉移至苯酚分子，同時質子從苯酚的氧原子轉移至吡啶的氮原子，形成苯酚氧自由基和吡啶??鹽；隨后，電子從ZnSe量子點轉移至苯酚氧自由基，同時質子從吡啶??鹽反向轉移回苯酚氧原子。在兩步電荷轉移的過程中，質子在苯酚氧原子和吡啶氮原子之間來回穿梭，最終實現三線態激子從量子點向苯酚—吡啶二分體的高效轉移。變溫超快光譜實驗顯示，兩步過程均無明顯溫度依賴性，這表明質子穿梭主要以量子隧穿方式進行，這與團隊計算得到的質子振動波函數交疊積分結果高度吻合。計算結果表明，交疊積分在選擇三線態能量轉移通道，而非其他電荷復合通道的過程中起到了關鍵性作用。研究團隊還發現，在吡啶基團上修飾強吸電子的三氟甲基取代基時，可改變電子轉移與空穴轉移步驟的先后順序，但質子的穿梭特性保持不變。與不含活潑質子的對照體系相比，質子穿梭有效提升了量子點到分子三線態能量轉移的速率和效率。分子自旋三線態廣泛存在于天然和人工能量轉換體系中。該研究提出的質子穿梭輔助三線態傳能新機制，補齊了質子耦合電子和能量轉移機制研究領域的一塊重要“拼圖”，為靈活調控三線態激子產率提供了新思路，在能源、環境、光化學等相關領域具有潛在應用價值。相關研究工作發表在《自然-材料》（Nature Materials）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院等的支持。論文鏈接大連化物所發現質子穿梭輔助三線態傳能新機制