近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究室光電材料動(dòng)力學(xué)研究組研究員吳凱豐聯(lián)合鄭州大學(xué)博士陳宗威等，揭示了分子自旋三線態(tài)產(chǎn)生的新機(jī)制。該研究利用金屬納米顆粒與有機(jī)分子構(gòu)建無機(jī)-有機(jī)雜化材料，通過金屬-分子界面超快電荷分離，結(jié)合金屬納米顆粒中超快的電子自旋翻轉(zhuǎn)，高效產(chǎn)生了分子自旋三線態(tài)。這一成果對(duì)分子三線態(tài)光化學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用具有重要意義。

分子自旋三線態(tài)的高效產(chǎn)生是光化學(xué)和光物理領(lǐng)域的重要課題。由于分子無法在自旋為零的基態(tài)與自旋為一的三重激發(fā)態(tài)之間進(jìn)行直接的光學(xué)躍遷，因此分子三線態(tài)被稱為光學(xué)“暗態(tài)”。

該團(tuán)隊(duì)采用金屬銀納米顆粒取代傳統(tǒng)的貴金屬有機(jī)配合物和半導(dǎo)體量子點(diǎn)，探討金屬納米顆粒誘導(dǎo)分子三線態(tài)的可能性。超快瞬態(tài)吸收光譜顯示，銀納米顆粒超快的熱電子活化過程使得金屬納米顆粒到分子的電荷/能量轉(zhuǎn)移效率較低；反之，光激發(fā)分子可以發(fā)生分子到金屬納米顆粒有效的空穴轉(zhuǎn)移，并通過自旋翻轉(zhuǎn)和電荷復(fù)合生成分子的三線態(tài)。進(jìn)一步，該研究揭示了Marcus反轉(zhuǎn)區(qū)間在控制電荷轉(zhuǎn)移通路中的作用。

該工作解析了雜化材料體系的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和超快瞬態(tài)吸收光譜，揭示了金屬納米顆粒誘導(dǎo)生成分子三線態(tài)的新原理，展示了這類雜化材料在光動(dòng)力治療和光催化等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

相關(guān)研究成果以Molecular Triplet Generation Enabled by Adjacent Metal Nanoparticles為題，發(fā)表在《美國化學(xué)會(huì)志》（JACS）上，并被選為補(bǔ)充封面。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃等的支持。

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大連化物所揭示金屬顆粒誘導(dǎo)分子自旋三線態(tài)產(chǎn)生機(jī)制