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照亮黑暗中的分子同分异构体

玻璃纳米颗粒悬浮在光学谐振腔中 (图片来源:维基百科)

在化学中,分子是可以通过改变原子的组成或排列来操纵的。如今,来自纽约市立大学-城市学院(The City College of New York)和西班牙的物理学家和化学家演示了如何使用光学谐振腔(光被捕获的地方)改变光致异构化的分子特性——激活光的过程改变了光学响应。他们的研究课题“Selective isomer emission via funneling of exciton polaritons”(《通过激子极化激元漏斗的选择性同分异构体放射》)发表在了《科学进展》(Science Advances)杂志上。

(图片来源:Pixabay)

同分异构体的光物理性质在有机光电子学和许多生物化学事件中意义重大,而它的冷发光选择和纯度对其特定应用的好坏起着决定性作用。然而,有机固体的不均匀无序性几乎可以完全抑制一种同分异构体相对于另一种同分异构体的光物理性质,使其难以在薄膜状态下获得。

马德里自治大学(The City College-Autonomous University of Madrid)的研究小组正在解决这个问题。CCNY的研究人员由物理学家Vinod M. Menon和化学家George John领导,西班牙的科学家由Francisco J. Garcia-Vidal和Johannes Feist领导。

利用强光-物质耦合的概念,该国际团队成功地创造了一个光和物质混合态(极子)的漏斗,可以控制从强烈发射的不理想平面同分异构体到完全黑暗的扭曲同分异构体的激发流,这在有机光电子领域有重要的潜在意义。

光学法布里-珀罗谐振腔成像 (图片来源:维基百科)

通过与两种不同数量的反式二苯乙烯衍生物强耦合,在光学法布里-珀罗谐振腔(optical Fabry–Pérot cavity)中实现了这一想法。由于极化子提供了新的弛豫途径,首先由共同“极化子”模式共享的光激发,然后有选择性地输送到一个同分异构体的激发态,识别出在正常条件下是黑暗的同分异构体状态的纯净放射。

“该方法显著地改变了薄膜中分子同分异构体发射波长的灵活性。”Sitakanta Satapathy说,Sitakanta Satapathy是CCNY的Menon研究小组的博士后研究员,也是该研究的主要作者。

“在有机光伏、光电子和光生物反应领域,直接捕获极化子能量有望获得理想的激发态证实。此外,通过明智地选择分子和智能空腔系统,将其转化为其他激发态过程,如激发态诱导质子转移(ESIPT)、电子转移和光氧化反应,而不存在任何光诱导损伤。”Satapathy补充道。

翻译:赵书轩

审校:张和持

引进来源:纽约市立大学

本文来自:中国数字科技馆
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