天天熱頭條丨我學者發(fā)現(xiàn)手性選擇能量轉移和磷光增強現(xiàn)象
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記者3月26日從中國科學技術大學獲悉，該校合肥微尺度物質科學國家研究中心張國慶教授團隊通過構建全手性的摻雜室溫磷光體系，發(fā)現(xiàn)并命名手性選擇室溫磷光增強(CPE)這一普適性現(xiàn)象，揭示了分子間能量轉移存在手性依賴特征。該發(fā)現(xiàn)深化了對手性分子體系中基于電子交換機理的三線態(tài)-三線態(tài)能量轉移的理解，并為高效的手性識別提供了新的光譜學思路。該研究成果日前發(fā)表在《自然·通訊》上。
有機分子磷光即分子三線態(tài)激發(fā)態(tài)到單線態(tài)基態(tài)的輻射躍遷。在電致激發(fā)過程，根據自旋計算三線態(tài)激子約是單線態(tài)激子數(shù)量的三倍，因此對三線態(tài)的充分利用可以顯著提高光電器件效率。這些優(yōu)勢使得有機室溫磷光(RTP)在生物成像、信息存儲、數(shù)據加密、防偽、傳感和光電顯示等眾多領域應用潛力巨大。然而，目前對于RTP的產生機理和光物理過程缺乏深刻理解且充滿爭議，尤其是復雜、可能存在多相的固態(tài)主客體摻雜體系，其光物理過程仍然是一個重大挑戰(zhàn)。
在前研究基礎上，研究人員設計了碳手性中心的苯酰亞胺主體和萘酰亞胺客體，合成兩個主體分子和兩個客體分子，通過低濃度的客體摻雜于主體構建了全手性的RTP體系。由此觀察到了手性選擇室溫磷光增強(CPE)現(xiàn)象：當主客體為相同手性時，相比于手性不同的樣品室溫磷光會顯著增強；研究發(fā)現(xiàn)，在客體僅有十萬分之一的摻雜濃度下，RTP強度差異可達兩個數(shù)量級。 為了進一步驗證CPE現(xiàn)象的普適性和應用潛能，把具有重要生物功能的氨基醇引入體系，同樣觀測到了顯著的CPE，證實該現(xiàn)象可用于氨基醇的高效手性識別。
這項研究在實驗上揭示了“用左手把能量傳遞給左手”的效率要遠高于“用左手把能量傳給右手，或者用右手傳給左手”這種分子尺度下的奇特現(xiàn)象，加深了對室溫磷光機制及電子交換、能量轉移過程的理解，并為室溫磷光應用和手性識別提供了思路。
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