記者從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校張國慶教授團隊發(fā)現(xiàn)了有機分子之間相互作用的新模式：即芳香酰亞胺與脂肪胺之間能夠形成穩(wěn)定的光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物，并證明了該復(fù)合物可用于光誘導(dǎo)聚合、二氧化碳光還原、紫外儲能等領(lǐng)域。研究成果日前發(fā)表在《化學》上。
分子間的電荷轉(zhuǎn)移是指電子從給體分子向受體分子的移動，是物質(zhì)相互作用和化學反應(yīng)中最為重要的物理過程。它在自然界中無處不在，在光合作用、呼吸作用等過程中扮演著不可或缺的角色。因此，解鎖新的電荷轉(zhuǎn)移機制對理解自然界中復(fù)雜的光化學光物理過程、開發(fā)高效的有機合成方法學和能量轉(zhuǎn)化技術(shù)至關(guān)重要。
理論上，通過合理地調(diào)控有機電子給體和受體分子的能級，構(gòu)筑較高的結(jié)合能壘，可以實現(xiàn)兩者在基態(tài)下不發(fā)生相互作用；而在電子激發(fā)態(tài)下，給受體對能夠通過電荷轉(zhuǎn)移發(fā)生相互作用，且在電子激發(fā)態(tài)褪去后即使在基態(tài)也能穩(wěn)定。
在前期工作的基礎(chǔ)上，研究人員首先選取了萘酰亞胺和三乙胺為模型化合物，通過測量萘酰亞胺和三乙胺混合體系光照前后的譜學性質(zhì)，確定了光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物（PCTC）的存在；并通過高分辨質(zhì)譜、時間分辨光譜，改變萘酰亞胺分子的取代基，更換電子給體等手段，研究了PCTC的形成機制，證明了其確實需要通過激發(fā)態(tài)的電荷轉(zhuǎn)移和之后電子激發(fā)態(tài)的褪激發(fā)才能形成。研究人員將該體系成功應(yīng)用于丙烯酸酯類單體的光誘導(dǎo)聚合、二氧化碳的光還原，以及光能存儲及釋放方面，通過在黑暗條件下將光照時儲存的光能釋放，使得原本需要光照才能進行的過程在黑暗條件下也能進行。
研究人員表示，通過電子激發(fā)態(tài)形成溶液中穩(wěn)定的基態(tài)復(fù)合物這種分子間相互作用模式，不應(yīng)該僅局限于酰亞胺和胺分子之間，很有可能是一種比較普遍但是未被關(guān)注的相互作用，有望在更多的分子結(jié)構(gòu)中被發(fā)現(xiàn)并且能夠用于新的光化學反應(yīng)。
（中國科大供圖）
