对称冠醚菁染料的合成

冠醚菁染料迄今未见报道。作者成功地合成了2-甲基-5,6-骈-(15-冠-5)-苯骈噻唑(Ⅰ),2-甲基-3-乙基-5,6-骈-(15-冠-5)-苯骈噻唑碘季铵盐(Ⅱ);最后成功地合成了一种新型冠醚菁染料——3,3′-二乙基-5,6,5′,6′-双骈-(15-冠-5)-硫碳菁碘季铵盐(Ⅲ)。     

2,2′菁染料聚集体表面增强拉曼散射效应

菁染料常用于感光敏化剂和生物荧光探针。但近年来,实验发现菁染料的J聚集体表现出特殊的光学和非线性光学性质,这对光通讯、光计算机等领域的应用具有潜征的意义,因而又引起了人们的兴趣。目前人们对菁染料J聚集体的动力学发光行为的研究做了大量工作。本文则研究了1,1′-二乙基-2.2′菁染料(简称2,2′菁染料)J聚集体吸附于银胶体的表面增强拉曼散射(SERS)效应,首次观察到增强的泛频和组合频等高阶拉曼散射,讨论了其增强机理及J聚集体的吸附特点。     

现代土壤中含季碳支链烷烃的分布特征及环境意义

利用色谱质谱(GC-MS)技术对中国及蒙古国不同气候区的26个深约20 cm表层土壤中的类脂物进行了系统分析. 讨论了在现代土壤中首次发现的含季碳的支链烷烃系列化合物, 如5, 5-二乙基烷烃、6,6-二乙基烷烃、5-丁基, 5-乙基烷烃和6-丁基, 6-乙基烷烃等. 它们每个系列都只有奇碳或偶碳分布, 明显指示生物来源, 其碳数分布具有协变性. 其中5,5-二乙基烷烃的分布同正构烷烃一样具有规律性的空间变化趋势, 与气候和植被的空间分布有很好的一致关系. 在湿热的东南和西南地区其低碳数组分占优势, 主峰基本上为C₂₁或C₂₃; 而在寒冷干旱的西北地区及蒙古国高碳数组分丰度较高, 主峰基本上为C₂₉. 研究结果证明: 和正构烷烃的SC₂₁^-/SC₂₁⁺一样, 5,5-二乙基烷烃的高低碳数分布优势作为一个新的独立指标, 可以敏感地指示土壤生态和气候的变化.     

激光诱发荧光技术及其应用

自从1960年第一台激光器问世以来,激光技术发展十分迅速,其中之一就是随着可调谐染料激光器的出现而发展起来的激光诱发荧光(laser inducedfluorescence,以下简称LIF)技术. 所谓LIF方法,就是用波长和我们所要探测的样品(分子或原子)的吸收线相匹配的激光,去辐照样品,使样品共振吸收激光光子而处于激发态,并发出荧光辐射,如图1所示.然后用滤波器或单色仪加上     

含咔唑基团的发光聚合物激发态性质

由咔唑衍生物基团与不同芳撑二烯基团交替共聚合成了系列发光共轭聚合物, 探讨了此类聚合物的光诱导电荷转移性质. 以荧光光谱为主要手段考察了此类聚合物与C₆₀在苯溶液中的相互作用, 发现其荧光猝灭行为符合所谓“作用球”模型. 此猝灭过程与激发态能量在聚合物中的扩散过程有关, 激发态能量扩散的有效范围即“作用球”范围. 在此意义上求出的各聚合物“作用球”半径的大小顺序与聚合物激发态寿命有关. 为了进一步研究聚合物激发态构型对其双分子猝灭行为的影响, 我们还考察了对二氰基苯(DCB)对其中的两种聚合物荧光猝灭过程的温度效应, 结果表明: 聚合物激发态分子呈平面构型时有利于其与猝灭剂分子的有效碰撞, 从而有利于进行能量(电荷)转移.     

基于蒽的高效率π-π作用双分子发光:激基缔合物再认识

在有机π-共轭分子固体发光材料中,强分子间π-π相互作用通常猝灭发光.然而,在蒽衍生物晶体中,我们发现了一类高效率、长寿命的蒽π-π作用双分子发光体系,并揭示了其高发光效率的本质:一方面,发光态等同于激基缔合物,压缩的双分子激发态π-π面间距离增强了体系刚性,降低了非辐射跃迁速率;另一方面,离散的二聚体π-π堆积结构导致了单一的、纯净的双分子发光态,避免低能量陷阱的"暗态"形成,有效地抑制了非辐射能量转移.本文不仅提出了基于蒽的高效率双分子发光材料的分子结构设计策略,成功地构筑了固体中离散的蒽二聚体π-π堆积结构,而且展望了超分子发光材料的最新进展、存在问题和应用前景.通过分子(堆积)结构-激发态性质-发光性能之间的关系研究,发展新一代超分子发光材料的新概念、新原理与新应用.     

溶剂对菁染料激发态异构化无势垒反应的影响

采用基态吸收光谱，荧光光谱，皮秒时间分辨荧光光谱和飞秒瞬态吸收光谱，研究了溶剂的空间位阻及多羟基官能团对3，3′-二（3-磺丙基）噻菁三乙胺盐激发态异构化无势垒反应的影响，结果表明；与长链单羟基醇类溶剂不同，由于受溶剂立体阻碍或所含羟基数目的影响，基态漂白信号具有不同的“短时间”行为，另外，荧光寿命与溶剂黏度并不呈现通常的线性关系；但在同一种溶剂中荧光寿命仍具有波长相关性，即随着检测波长向长波方向移动，瞬态组分寿命增长，以上结果与飞秒荧炮上转换技术测定的结果一致，进一步证明了染料激发态的异构化是一个无势垒过程。     

3-二乙氨基-6-(2′-噻唑偶氮)苯酚-铌的灵敏试剂

4-(2’-吡啶偶氮)间苯二酚(PAR)及4-(2’-噻唑偶氮)间苯二酚均已用于铌的分光光度测定。为进一步阐明试剂结构对有色铌络合物形成的影响,并探寻对铌灵敏度更高的显色剂,作者等实验研究了下述吡啶偶氮及噻唑偶氮类型试剂与铌的反应:1-(2’-吡啶偶氮)-2-萘酚、8-羟基-7-(2’-吡啶偶氮)喹啉、4,5-二羟基-3-(2’-噻唑偶氮)-2,7-萘二磺酸、1-(2’-噻唑偶氮)-2-萘酚、4-甲基-2-(2’-噻唑偶氮)苯酚、1-(2’-噻唑偶氮)-2-萘酚-3,6-二磺酸、2-(2’-噻唑偶氮)-1-萘酚-4-磺酸、4-(2’-噻唑偶氮)-1-萘酚、3-二乙氨基-6-(2’-噻唑     

二苯乙腈碳负离子与多卤甲烷反应的研究

亲核试剂与卤代烃的作用通常认为是传统的S_N2反应.近年来的研究发现,一些表面上的S_N2产物的获得实际上是经历了单电子转移(SET)过程,而且有人提出SET和S_N2是取代反应杂化模型的两种极端形式的所谓单电子迁移(Single electron shift)理论.由于研究某一反应究竟是经历SET还是S_N2过程无论是从理论上还是从实践上都极为重要,引起了人们的极大兴趣.比如,Eberson从反应的速率及给体与受体的氧化还原电势,利用Marcus方程来估算某一取代反应的SET过程是否可能;Bordwell则通过9-位取代芴负离子与不同的卤代烷烃反应的研究,建议可利用对logK_(obs)与E_(ox)(A~-)或pK_A分别作Bronsted线性自由能分析来判断反应是通过什么途径进行的;Ashby以6-碘-5,5-二甲基-1-己烯作探针,利用亲核脂肪取代反应中环状产物的检出,说明SET是该反应的主要过程,等等.由于多卤脂肪烃是比单卤烃更好的电子接受体,可能会对S_N2→SET历程的转移给出更有直接意义的结构信息,且多卤脂肪烃的电子转移性质与它们的毒性机理密切相关,而文献中对它们与碳负离子反应的研究又极少,因此我们选择多卤甲烷为底物考察其与亲核试剂二苯乙腈碳负离子反应中单电子转移的可能性,并对其机理及原因作了初步探讨.     

3-乙基-5-[2-(3-乙基-2-苯并亚噻唑啉基)亚乙基]罗丹宁(BTER)蒸发膜的结晶形态及晶面取向对光电性能的关系

前已报道份菁染料3-乙基-5-[2-(3-乙基-2苯并亚噻唑啉基)亚乙基]罗丹宁(简称BTER)在1.33 Pa真空中快速蒸镀可得光导性能优良的多晶薄膜,还观察到蒸发膜有一个从非晶态向多晶态转变的过程,蒸发膜的光导电流随多晶生长而有规律地增高,说明蒸发膜的光电性能与薄膜的结晶形态有关。近期又生长出α-晶型及β-晶型两种同质异晶BTER单晶。α-单晶属三斜晶系为紫红色针状,β-单晶属单斜晶系为亮绿色片状。     

对-硝基苯乙烯基苯胺的光谱特性与簇集作用

近年来,一些具有分子内电荷转移特性的共轭π-电子体系化合物以其独特的结构及光物理光化学性质引起了光化学家的重视.这类化合物的光谱对环境有很强的依赖性,一般都是溶剂显色型化合物,其激发态偶极矩往往大于基态偶极矩.这些在光作用下表现出来的独特性质与行为,使之有可能成为新一代的光功能材料,如荧光探针、激光染料、有机非线性光     

柴达木察尔汗湖贝壳堤剖面长链支链烷烃及其古环境意义

系统地分析了中国柴达木盆地察尔汗湖贝壳堤剖面中的生物标志化合物, 在古湖泊沉积中检测出含季碳的长链支链烷烃A~C系列化合物, 分别被确定为5,5-二乙基烷烃、6,6-二乙基烷烃、5-丁基, 5-乙基烷烃系列, 它们的相对丰度表现为A > B > C. 根据A, C系列为奇数碳分布, B系列为偶数碳分布, A系列的高值区域对应于B和C系列的高值区域的特征, 认为A, B和C来自相同生物源. 根据在剖面下部A系列丰度较低, 而在剖面上部湖泊咸化过程中A系列丰度较高来判断, 该系列化合物来自更适宜湖泊咸化过程中所存在的某种喜热的菌藻类. 从研究剖面变化趋势来看, 湖泊早期输入的有机质成熟度较高, A系列C23为主峰, 湖泊发育和晚期低成熟有机质比较丰富, 其主峰碳有向高碳数转移的趋势. 在剖面中A25/nC25比值在湖泊发育过程中其相对丰度存在明显差异, 反映了柴达木盆地该阶段湖泊演化过程与气候环境的特殊性, 表明这类支链烷烃的分布特征可能记录了湖泊演化历史过程中的环境信息, 这对恢复与重建剖面记录的气候环境具有十分重要的意义.     

一种新型有机染料反式-4-[4' -(N-羟乙基-N-甲基胺基)苯乙烯基]-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐的双光子吸收和频率上转换性质

报道了一种新型激光上转换染料, 即反式-4-[4′-(N-羟乙基-N-甲基胺基)苯乙烯基]-N-甲基吡啶对甲苯磺酸盐(trans-4-[4′-(N-hydroxyethyl-N-methylamino) styryl]-N-methylpyridinium toluene-p-sulfonate, 简称HMASPS)的双光子吸收和频率上转换性质. 测试了该染料DMF溶液的线性吸收谱、双光子吸收谱、单光子荧光谱、双光子荧光谱和上转换激光谱, 解释了双光子荧光峰的不对称性和其相对单光子荧光峰的红移现象以及上转换激光峰相对于双光子荧光峰的蓝移现象. 在光强为3.64 GW/cm2条件下, 用开孔Z扫描装置测得该染料在1064 nm处的双光子吸收截面为σ′2 = 6.0×10-48 cm4· s/光子. 在 1064 nm的皮秒脉冲激光的激发下, 可得很强的波长为626 nm的上转换激光, 激光上转换效率最高为8.4%.     

半导体光谱增感过程中超氧自由基的产生

自Vogel发现染料可以扩展卤化银的感光范围以来,有关染料在卤化银照像中的应用和光谱增感理论均取得了长足进展.Gilman和Kuhn等提出了光谱增感中的电子转移和能量传递理论.随着现代谱学手段的出现,为人们了解光谱增感的初级过程提供了条件.如Tani在光照吸附了菁染料的卤化银粉末(或乳剂)时,观测到ESR单峰,认为这是起源染料与卤化银价带正空穴作用产生的染料正空穴自由基.Honda等根据光照吸附eosine的ZnO粉末时测出的ESR单峰,推断它是电子从~1eosine~*注入到ZnO之导带尔后再转移至O_2所形     

聚四亚甲基醚对苯二甲酸酯与苯的激基复合物的形成

生色团的激发态在溶液中与苯分子相互作用形成激基复合物;同样,对苯二甲酸二甲酯(以下简称DMTP)分子的激发态也能在溶液中与苯分子形成激基复合物。图1中(a)(b)分别为DMTP和PTMGT的乙酸溶液加入不同量的苯后的荧光光谱图     

光致激发态络合物

近年来随着无机光化学的发展,人们正在深入研究络合物的光物理和光化学过程.由于光致激发态络合物有良好的能量转移和电子转移特性,有活泼的化学反应活性,所以它可作为一种很好的感光材料、光电转换材料和荧光材料而被广泛应用.同时,激发态络合物能进行基态络合物所不能进行的很多光化学反应,这为合成新的原子簇化合物和其他各种化合物提供了一个新方向.一、络合物的激发态要了解络合物的光物理和光化学过程,就要搞清楚络合物在基态和各激发态的电子结构.对过渡金属     

非绝热量子动力学模拟方法及其在凝聚态体系中的应用

密度泛函理论(density functional theory, DFT)可以准确地预测由电子和原子核组成的普通物质的基态电子结构,而当涉及量子体系含时演化的模拟时,比如模拟超快激光与分子或凝聚态体系相互作用的激发态动力学过程,就需要发展实时密度泛函理论(real-time time-dependent density functional theory, rt-TDDFT)和非绝热动力学相结合的新颖计算方法.本文介绍了基于rt-TDDFT的Ehrenfest动力学方法,并结合路径积分分子动力学提出了RPTDAP量子动力学方法. RP-TDAP方法引入了非绝热效应和原子核的量子效应,可以对电子波函数和原子核波包构成的耦合系统进行量子化动力学模拟.这些方法使我们不仅可以准确地理解激发态电子结构、电声相互作用、光致电荷传输、光化学反应等非绝热过程的内在机理,而且可以超越平均场理论给出一个全新的视角来描述原子核的量子行为.本文还应用这些方法研究了几个重要的非绝热动力学现象,说明这些方法可以广泛地用于复杂体系的量子激发超快动力学研究.     

过渡金属配合物非绝热动力学模拟的新进展

过渡金属配合物由于其特殊的激发态性质,在能源、材料、生物等领域有着广阔的应用前景.对其激发态性质和微观动力学的深入理解不仅需要借助于超快的时间分辨光谱技术,还需要结合高精度的非绝热动力学模拟.然而,由于该类体系激发态比较复杂,相应的非绝热动力学模拟方法仍有待进一步发展.为此,我们简要回顾了目前该类体系非绝热动力学模拟方法的进展与这些方法的一些局限性,在此基础上,重点介绍了本课题组所发展并程序化了的一种高效的基于含时密度泛函理论(TD-DFT)的广义最少面跳跃方法.该方法可以在TD-DFT水平下模拟相同自旋态之间的内转换过程以及不同自旋态之间的系间窜跃过程.利用新发展的方法,我们系统地研究了一系列过渡金属配合物超快的激发态动力学过程,如铱(III)配合物的电子-空穴转移过程,以及金(I)配合物超快的系间窜跃过程,模拟结果不仅与已有的实验数据相吻合,还提供了许多这些超快过程新的机理信息.该方法的发展为研究过渡金属配合物的激发态动力学提供了强有力的理论模拟工具.     

DIDS对红细胞膜上葡萄糖运输蛋白功能的影响

膜蛋白功能和其自身特殊结构间的紧密相关是不言而喻的,但在活细胞上,膜蛋白还和周围的脂质、其他膜蛋白及胞质组分存在联系,由此产生的相互作用往往对其正常生理功能的发挥及调控至关重要,本工作利用DIDS(4,4’-二异硫氰基-2,2’-二磺基芪)特异性地抑制红细胞膜上阴离子运输蛋白(Band 3),研究是否会影响膜上葡萄糖运输蛋白(GluT-l)对葡萄糖的运输特性,即确认膜上这二种蛋白质是否有相互作用调节功能.     

夹心型多酸修饰TiO_2在染料敏化太阳能电池中的应用

染料敏化太阳能电池(DSSCs)作为一种新型的光学器件近年来受到广泛关注.然而,光生电子-空穴复合严重影响染料敏化太阳能电池的光电转化效率.多金属氧酸盐(POMs)具有优良的光电化学性质,能够作为极好的电子萃取剂应用于染料敏化太阳能电池光阳极中.本文通过溶胶凝胶法将具有分子内电子转移特性的夹心型多酸化合物K_(15){K_3[(A-α-PW_9O_(34))_2Fe_2(C_2O_4)_2]}·29H_2O与TiO_2复合,制备POM@TiO_2复合光阳极.光学和电化学测试表明,其最低未占分子轨道(LUMO)能级(-0.06V)低于TiO_2导带,光学带隙为2.82eV.光伏性能测试表明基于POM@TiO_2/P25复合光阳极的DSSC效率达到了6.33%,相比于纯TiO_2光阳极电池(5.52%)提高了15%.电化学阻抗谱(EIS)、暗电流测试和开路电压衰减测试证明夹心型多酸化合物有效地抑制电子-空穴复合,增长电子寿命.入射单色光子-电子转化效率(IPCE)测试进一步证明此多酸的引入增强了单色光转化效率(从35%提高到53%).