光诱导电荷转移
光致电子转移.
Outer-Sphere Electron-Transfer
Through space
Inner-Sphere Electron-Transfer
Direct contact
Electron-Transfer via a Bridge
Through bond
荧光猝灭的电子转移和能量转移机理
ket k–et
D+
•
+ A
•
(ee.8
ΔGet = Eo(D+/D) – Eo(A/A-) – ΔHet－ TΔSoet
当激发物种处于溶液中时，则电子转移的ΔG将包括除气相中的结果外， 还应考虑溶剂的影响，如前述的SSRIP以及相关的重组能等，例：
Weller 经验公式，ΔGet = Eo(D+/D) – Eo(A/A-) – ΔE0,0 – C
ΔG≠ = (ΔG 0 + λ) 2 / 4λ
Eop 2
4
A - L-B
+
-
kET － 速度常数 λ － 重组能 ΔG≠－活化能 ΔG 0 － 自由能
1 A -L- B
核构型
The Reorganization Energy
The Reorganization Energy
•
For organic reactions, λi is often dominant
反转区
正常区
反转区
ΔG 0
Marcus的理论明确指出：在电子转移过程中，随着电子转移驱动力的增大，电子转移的 速度存在一个先增大，而后减小的过程。即随着驱动力的增大，会出现一钟罩式的图像。
正常区
ΔG ±
卟啉-富勒烯体系光激发电子转移的理论研究
关键词 ： 卟啉一 富勒烯体系 ； 诱导 电子转移 ；ＤＤ Ｔ Ｇ Ｈ 光 Ｔ ．Ｆ ；Ｍ
中图分 类号 ： ６ １１ ’ Ｏ ４ ．２ １ 文献标识码 ： Ａ
Ｐｈ ｔ ｉ ｄｕ ｅ ｌｃｒ ｎ ｒ ｎ ｆ ｒ ｉ ｏ ｐｈ ｒｎ－ｕｌ ｒ ｎｅ ｏ ｏ ｎ ｃ ｄ ｅ ｅ ｔ ｏ ｔ ａ ｓ ｅ ｎ ｐ ｒ ｙ ｉ ｆ ｌ ｅ ｅ ｓ ｓｅ ： ｉ ｅ ｄ ｐｅ ｅ ｙ ｔ ｍ ａ ｔｍ — ｅ ｎｄ ｎｔＤＦＴ ｔ ｙ ｓｕｄ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｓｕ ｙ ｏ ｅ ｒ ｆ ｉｌｌ ｈ — ａ ｖ ｓｉｇ ｓ ｓｅ ａ ｌｅ ｌ ｌ ｅ ｅ ｓ ｉ ｏ ｔ ｎ ｒ ｔｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆ ｏ ｇ ｎ ｃ ｓ ｌｒ ｓｒ ｃ ： ｈ ｔ ｄ ｆ ｎ ｗ ａｔｉ ａ ｉ ｔ ｒ ｅ ｔ ｙ ｔｍ ｔｍｏｅ ｕ ａ ｉｃ ｇ ｈ ｎ ＂ｌｖ ｌｉ ｍｐ ｒ ｔｆ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｒ ａ ｉ ｏａ ａ ｏ ｈ
卟 啉一 富勒 烯 体 系光 激 发 电子 转 移 的理 论研 究
宋 侃 ， ２王 艳 ， 明晖ｈ ２ 杨
（．中国科学院武汉物理与数学研究所 ， １ 波谱与原子分子物理 国家实验室 ， 武汉磁共振中心 ， 湖北 武汉 ４ ０７ ； ３０ １ ２ ．中 国科 学 院研究 生 院 ， 京 １０４ ； 北 ００ ９
２ Ｇ ａｕ ｔ Ｓ ｈｏ ｏ ｈ ｅｅＡ ａｅ ｙｏ ｃ ｎｅ ， ｅ ｉ ０ ９ Ｃ ｉａ ． ｒｄ ａ ｃｏｌ ｆ ｉ ｓ ｃｄｍ ｆ ｉ ｃｓ Ｂ ｉｎ １ ３ ， ｈｎ ； ｅ Ｃ ｎ Ｓｅ ｊｇ ０
３ Ｓｈｏ ｏ ｈｍｃｌ ｄＥ ｖ ｏ ｍ ｎａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｈｕｅ Ｕ ｉ ｒｉ ｒ ａｉ ａｉｅ， ｎｈ ４ ５０ ， ｈｎ ） ． ｃｏｌ ｆ ｅ ｉａ ａ ｎｉ ｎ ｅｔｌ ｎｉ ｅ ｎ ， ｂｉ ｎ ｅｓｙｆ ｔ ｎｌｉｓＥ ｓｉ ，０ ０ Ｃ ｉａ Ｃ ｎ ｒ ｎ ｉ ｖ ｔ ｏＮ ｏ ｔ １
胺存在下自由基聚合与活性自由基聚合
胺存在下自由基聚合与活性自由基聚合3冯新德,丘坤元(北京大学化学与分子工程学院高分子科学与工程系,北京 100871)谨以此文庆贺中国化学会高分子科学委员会成立50周年! 摘要:综述了胺存在下自由基聚合,包括含胺的过氧化二酰与芳叔胺氧化还原体系、有机过氧化氢物与芳叔胺或脂肪叔胺氧化还原体系、过硫酸盐与脂肪胺氧化还原体系和极性单体的胺光诱导电荷转移引发自由基聚合,以及活性Π控制自由基聚合,主要为原子转移自由基研究的成果。
关键词:含胺氧化还原体系;胺光诱导电荷转移自由基聚合;活性自由基聚合;原子转移自由基聚合;引发聚合机理烯类自由基聚合是通过引发剂分解产生自由基来引发单体的链(式)聚合反应,因所用的单体的多样性、聚合方法简便、重复性好,因而不仅成为实验室制备高分子最常用的方法,同时也成为工业生产高分子产品的重要技术。
自由基聚合的特点,一是慢引发快增长,二是自由基的活性高很容易进行双分子终止,因而得到无活性聚合物。
上世纪50～80年代,在自由基聚合研究中,为了提高引发速率而发展了单一组分的高活性自由基引发剂外,更重要的是使用两组分的氧化还原引发体系。
氧化还原引发体系由于具有快速、低温、低活化能的特点甚受瞩目,已广泛用于乳液、溶液和本体聚合。
在自由基聚合机理研究方面采用自由基捕获和电子自旋共振谱(ESR)方法测定初级自由基的精细结构研究也取得了重要进展。
上世纪80年代,出现了引发转移终止剂聚合和金属络合自由基聚合“活性”自由基聚合的报道,而到90年代出现了氮氧中间体聚合,也称稳定自由基聚合;原子转移自由基聚合,也称为过渡金属催化自由基聚合;可逆加成断裂链转移聚合等活性Π控制自由基聚合。
本文主要介绍作者研究室在胺存在下自由基聚合的研究工作,包括含胺氧化还原引发体系[1～3],主要有过氧化二酰与芳叔胺体系、有机过氧化氢物与芳或脂肪叔胺体系、过硫酸盐与脂肪胺体系,和极性单体的胺光诱导电荷转移引发自由基聚合[3,4],以及活性自由基聚合研究的成果。
光致电子转移反应机理的研究及应用
光致电子转移反应机理的研究及应用光致电子转移反应（PET）是一种利用光能激发组分之间电子的转移过程的物理化学反应。
通过光激发，低能电子从一个电子受体跃迁到一个电子供体分子上，导致分子结构的改变。
PET反应机理和应用在化学和生物领域具有广泛的研究价值和应用前景。
PET反应机理的研究主要关注于电子受体和电子供体之间的相互作用。
在可见光范围内，电子供体通常会吸收光能并转移给电子受体分子，从而产生带电粒子的转移。
电子供体与电子受体之间的距离和取向对于光激发和电子转移速率至关重要。
而分子的结构、电子亲和力和自旋态等因素也会影响PET反应的发生和速率。
PET反应具有很强的应用潜力。
在有机合成领域，PET反应可以用于合成新颖的有机分子，尤其是许多有机光敏物质。
例如，PET反应可以用于制备具有捕光功能的配合物、荧光探针和电子传递材料。
这些有机光敏物质在光子学器件、传感器、荧光显微镜和化学分析等领域有广泛的应用。
另外，PET反应还可以用于有机光化学催化，如光催化水分解、CO2转化和有机反应的可见光催化。
在生物学领域，PET反应具有研究荧光蛋白发光性质和信号传递的重要意义。
蛋白质结构中的芳香氨基酸残基，如色氨酸和酪氨酸，通常可以作为电子供体或电子受体，参与到PET反应中。
通过研究PET反应，可以揭示生物大分子的能量和电子转移机理，从而深入了解光合作用、荧光蛋白发光机制以及酶催化反应等生物过程。
在光学材料领域，PET反应也被用于制备具有特殊光学性质的材料。
例如，将PET技术应用于制备光电存储材料、光学传感器和光子晶体材料，可以增强材料的光学性能和调控光学信号传输。
总之，光致电子转移反应机理和应用的研究对于开发新的有机合成方法、理解光敏分子行为、揭示生物大分子的光生物学过程以及开发新型光学材料具有重要意义。
随着科学技术的发展，PET反应在化学、生物和材料科学中的应用前景将继续拓展，为实现更多的科技突破和创新提供了新的思路和方法。
有机光电子材料 材物PPT课件
• 利用这种效应可以实现对光波强度、相位、频率、偏振以及传播方向的控制。 • 这类材料一般会具有Pockels电光效应或者Kerr效应 • 获得实际可应用光电材料途径：
➢ 高分子化法 ➢ 小分子结晶化法 有机非线性光学分子（或基团）接枝于高分子链组成新材料是因为要克服染料/ 高聚物主-客体系存在严重性能不稳定性而发展起来的。
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度，从而实现两种载流子在某一确定部位处重合的目的。 • 控制器件内不同层间的能垒高度，如使空穴在达到某一层间时，由于势垒存在而
不易越过，这样就使得电子与空穴的重合易在此处发生。
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有机及高分子电致发光材料
• 空穴传输材料 • 电子传输材料 • 发光层材料 • 电子传输发光层材料
➢ 金属络合物 ➢ 含氮的杂环化合物 ➢ 其他化合物材料
了“部分”电子转移，即电荷转移。（ 表明分子内集团间存在着强互扰作用。）
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基团效应
• 光顺-反异构、发光行为等 • 芪类化合物
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分子的构象效应
• 顺、反式取代导致化合物荧光量子产率不同
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• 双键阻抑有利于荧光发射 • 单键阻抑导致荧光发射大大降低
自去耦导致荧光猝灭或出现双重荧光，A*能引起荧光 增强
• 空穴传输发光层材料 • 掺杂发光物
➢ 绿色掺杂发光物 ➢ 黄色掺杂发光物 ➢ 蓝色掺杂发光物 ➢ 红色掺杂发光物 • 高分子电致发光材料
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有机光信息存储材料的进展
• 次甲基染料 • 酞菁染料衍生物 • 醌式多核芳烃染料 • 金属络合物类的信息记录材料
光诱导电荷转移课件
表面增强拉曼光谱技术
表面增强拉曼光谱技术是一种用于研究光诱导电荷转移过程的实验技术。通过测 量表面增强拉曼光谱，可以获得光诱导电荷转移过程中分子振动和电子结构的改 变。
光电子能谱技术
光电子能谱技术是一种高分辨率的实 验技术，可以用来研究光诱导电荷转 移过程中的电子结构和能量分布。
通过测量光电子能谱，可以获得光诱 导电荷转移过程中电子跃迁的能量和 方向，有助于深入理解光诱导电荷转 移过程的本质和规律。
瞬态吸收光谱技术
瞬态吸收光谱技术是一种用于研究光诱导电荷转移过程的 实验技术。通过测量瞬态吸收光谱，可以获得光诱导电荷 转移过程中产生的中间体的结构和性质。
更高的能量转换效率和更低的成本。
CHAPTER
04
光诱导电荷转移在光电器件中 的应用
光电二极管
光电二极管是一种将光信号转换为电信号的光 电器件，其工作原理基于光诱导电荷转移。
当光照射到光电二极管的光敏层时，光子能量 激发电子从价带跃迁到导带，形成光生载流子 ，从而改变光电二极管的电导率。
光电二极管具有高灵敏度、快速响应和低噪声 等优点，广泛应用于光通信、光电检测和自动 控制等领域。
光电化学电池
总结词
光电化学电池是一种利用光诱导电荷转移技 术将光能转化为化学能的装置。
详细描述
光电化学电池通常由光阳极、光阴极和电解 质组成。光阳极用于吸收光能并产生电子， 光阴极用于接受电子并与电解质中的物质发 生化学反应。光电化学电池可用于光合作用 模拟、有机物合成和燃料生产等领域。与传 统的光电转换技术相比，光电化学电池具有
有机化学中的光化学反应
有机化学中的光化学反应光化学反应是有机化学中一种重要的反应类型，它利用光的能量来促使有机物发生化学变化。
在这篇文章中，我们将探讨有机化学中的光化学反应的特点、机制以及在生物、药物等领域中的应用。
一、光化学反应的特点光化学反应是在光照条件下进行的化学反应，其特点主要有以下几个方面：1. 光是反应的能量源：与传统的热化学反应不同，光化学反应利用光的能量来提供反应所需的能量。
通过吸收光的能量，有机物分子可被激发至激发态，从而导致化学键的断裂、形成等反应发生。
2. 反应速率受光强度影响：光化学反应的速率与入射光的强度呈正相关。
入射光越强，反应发生的速率越快。
这与传统的热化学反应速率受温度影响的规律相似。
3. 光化学反应具有选择性：在光照条件下，只有特定波长范围的光能被吸收，因此光化学反应具有一定的选择性。
这一特点使得光化学反应在有机合成中具有独特的优势。
二、光化学反应的机制光化学反应的机制因反应类型不同而有所差异，但一般可分为以下几种机制：1. 光诱导电荷转移反应：在该反应中，光激发的电子从一个分子转移到另一个分子，从而导致化学键的断裂或生成。
这类反应常见于染料分子中，对于合成有机化合物具有重要意义。
2. 单线态氧化和还原反应：在光照条件下，某些有机分子可被激发至单线态，从而与其他物质发生氧化或还原反应。
这类反应在生物体内广泛存在，对于细胞的正常功能至关重要。
3. 多步聚合反应：光照条件下，某些有机分子可通过引发剂的作用进行多步聚合反应，从而形成高分子化合物。
这类反应在高分子材料的制备和合成中具有重要应用。
三、光化学反应的应用光化学反应在生物、药物、材料等领域中有着广泛的应用。
以下以生物和药物领域为例，简要介绍其应用情况：1. 光动力疗法：光动力疗法是利用光敏剂在光照下释放活性氧或活性氮等物质，从而杀灭癌细胞或病原体。
这种治疗方法被广泛应用于肿瘤治疗、传染病治疗等领域。
2. 光化学传感器：光化学反应可用作设计和制备光化学传感器，用于检测环境中的有害物质。
光诱导电荷转移
光诱导电荷转移及其应用引言随着经济的发展，世界人口的增加，人类对资源的需求急剧增加。
然而经济发展的负面影响逐渐显现：全球变暖，影响最为深远的是二氧化碳、氟氯烃、甲烷、低空臭氧和氮氧化物等温室气体浓度增加导致的全球温室效应急剧增加。
环境污染，包括大气和河流的污染，废水废气废渣等工业三废对环境造成的影响不可估量。
近年来的雾霾天气和反常的气候都与环境变化息息相关。
资源短缺，由于人类过度开发不可再生能源，煤炭、石油和天然气等传统能源出现枯竭。
因此试图寻找更加绿色友好的能源成为了各领域科学家研究的热门话题。
众所周知，目前太阳能的利用率还很低。
太阳能是一个巨大的能源金库，太阳辐射的能量主要来源于氢核聚变反应，其每年提供给地球的能量达到3×1024J，相当于全球每年消耗能量的1万倍，如果地球表面的0.1%用转化率10%的太阳能电池覆盖就能满足目前的能源需求。
目前太阳能电池板几乎普及，电池板中最主要的材料是高纯度单晶硅。
但是单晶硅使用价格昂贵，对太阳能转换效率低，因此人们开始考虑其他利用太阳能的方式。
自然界中植物的光合作用让人们广受启发，在常温下，植物细胞中的叶绿素可以将水转换为人类呼吸的水，将二氧化碳转化为糖类。
通过对光合作用中电荷转移的研究，化学家试图通过分子设计实现同样的功能。
一、电荷转移机理光合作用原初过程是光诱导电子转移反应，光诱导电子转移可以发生在分子内部，即电子由给体单元向受体单元转移，反应的产物通常称为分子内电荷转移态；电子转移也可以发生在具有不同的是能力的分子之间，反应的产物成为分子间电荷转移态或者激子复合物。
目前化学家已经发现了很多有机物可以作为高效的电子给体和电子受体，即D-A系统。
由于电子能级的存在，在光的作用下，电子可以发生能级跃迁。
电子跃迁过程中吸收释放能量的形式是多样的，与辐射无关的是称为无辐射跃迁，与辐射有关的称为辐射跃迁。
参与无辐射跃迁的能量形式有热能和电能等，辐射跃迁分为受激辐射、自发辐射、受激辐射三类。
分子荧光的机理和荧光探针原理
1.3荧光分子探针识别机理1.3.1光诱导电子转移[4,12](Photoinduced Electron Transfer,PET)典型的PET体系是由包含电子给体的识别基团部分R(reseptor)，通过一间隔基S(space)和荧光团F(fluorophore)相连而构建。
其中荧光团部分是光能吸收和荧光发射的场所，识别基团部分则用于结合客体，这两部分被间隔基隔开，又靠间隔基相连而成一个分子，构成了一个在选择性识别客体的同时又给出光信号变化的超分子体系。
PET荧光探针中，荧光团与识别基团之间存在着光诱导电子转移，对荧光有非常强的淬灭作用，因此在未结合客体之前，探针分子不发射荧光，或荧光很弱，一旦识别基团与客体相结合，光诱导电子转移作用受到抑制，甚至被完全阻断，荧光团就会发射出强烈荧光（图1-1）。
PET荧光探针作用机制可由前线轨道理论来说明（图1-2）。
由于与客体结合前后，荧光强度差别非常大，呈明显的“关”、“开”状态，因此这类探针又被称做荧光分子开关。
图1-1 PET荧光探针的一般原理图LUMO图1-2 PET荧光探针的前线轨道原理图已报道的PET荧光分子探针中，多数都是以脂肪氨基或氮杂冠醚作为识别基团。
de Silva 研究小组利用多种荧光团设计了大量该类PET探针用于氢质子、碱金属阳离子识别。
化合物1是一个简单的PET荧光分子探针，在甲醇中和K+络合后，荧光量子产率从0.003增加至0.14。
钱旭红等设计的PET荧光探针（化合物2），对氢质子有很好的识别作用，已被Molecular Probe公司推广为细胞内酸性内酯质探针。
de Silva研究小组利用类似于EDTA结构的氨羧酸基团设计的化合物3是螯合型PET荧光分子探针，识别基羧酸基团形成一个小的空穴，可以有效螯合碱土金属Ca2+和Mg2+。
大多数PET荧光分子探针的设计是基于受体与客体结合，使光诱导电子转移作用受到抑制，荧光团发射出强烈荧光的原理，但是当与过渡金属作用时，结果有时会发生变化。
光诱导电子转移
设计原理
2.置换法
利用识别基团与荧光基团和被分析物的结合能力 不同来实现对被分析物的检测 常用于设计阴离子荧光探针
响应机理
2.分子内电荷转移(ICT)
ICT荧光探针的荧光团上通常是同时连有推电 子基团（电子给体）和吸电子基团（电子受体）， 并且推电子基团或吸电子基团本身又充当识别基团 或识别基团的一部分，该分子被光子激发后会进一 步增加从电子给体向电子受体的电荷转移。 当识别基团与被分析物结合后，会对荧光团的 推-拉电子作用产生影响（强化或减弱电荷转移）， 从而导致荧光光谱的变化（主要是光谱红移或蓝 移）。
实例介绍
J. Org. Chem. 2012, 77, 9072-9080
实例介绍
实例介绍
Anal. Chem. 2012, 84, 5641-5644
报告人：金迪 日期：2012年11月8日
内容提要
设计原理 响应机理 实例介绍
设计原理
荧光基团 识别基团 连接体键合-信号输出法、置换Fra bibliotek和化学计量计法
设计原理
1.键合-信号输出法
识别基团与被分析物结合时会使荧光基团的化学 环境发生变化，通过颜色的改变、光谱的移动、荧光 强度的增减等现象来表现。
设计原理
响应机理
1.光诱导电子转移(PET)
PET荧光探针中，荧光基团与识别基团之间存 在着光诱导电子转移，对荧光有非常强的淬灭作用。 因此在未结合被分析物之前，探针分子不发射荧光， 或荧光很弱。一旦识别基团与被分析物相结合，光 诱导电子转移作用受到抑制，甚至被完全阻断，荧 光团就会发射出强荧光。 由于与被分析物结合前后，荧光强度差别非常 大，呈明显的“关”，“开”状态，这类探针又被 称做荧光开关。
电荷转移的化学机制
电荷转移的化学机制众所周知，电荷转移是化学反应中极其重要的一个环节。
其在合成新化合物、光电传感、材料科学等领域都扮演着重要的角色。
但是，电荷转移的化学机制却是人们一直以来想要了解的内容。
本文将简要介绍电荷转移的概念以及它的化学机制。
1. 电荷转移的概念电荷转移是指在分子或芳烃间，由于元素之间电负性的差异或者外加电子束入射，或者高压电弧的影响，发生化学键的转化时，原子间一个或多个电子发生转移并归入另一个原子中的现象。
因为电荷转移的发生，会使反应物的电荷状态发生改变，使得化学反应中物质的性质和结构发生变化。
2. 电荷转移的化学机制总体而言，电荷转移机制包括两个阶段：前期电荷转移和后期重新组合。
在实际的反应过程中，反应前区与反应后区之间的障碍不一，反应后阶段往往更为重要，否则反应的主要方向会发生变化。
2.1 前期电荷转移在前期电荷转移过程中，电子从提供电子的体系向受性原子或基团转移。
这种转移对应于α，β-不饱和化合物在羰基合成和Michael加成反应中的基本机理。
这种反应由C-C双键上的单电子对从单电子状向烯酮的羰基上转移而来，生成α-带正离子或β-带阴离子中间物。
例如，对亚甲基苯胺和醛反应(见图1)就是一个前期电荷转移的典型反应。
图1：亚甲基苯胺和醛反应在此图中，亚甲基苯胺离子通过轻微的氧化和“旁路”反应，提供电子给碳-碳双键，形成α-带正离子。
接着发生内部有机反应和亲核加成，最后得到羟基醛化合物。
2.2 后期重新组合在后期重新组合过程中，生成物被形成，使反应物的电荷状态发生变化。
在这个过程中，离子对成为稳定逐渐降低，反应物就不再是中间物。
这个过程相对于前期的电荷转移更加重要，因为它涉及到化学键的形成、分解和电荷转移的变化。
例如，Michael加成反应(见图2)就考虑到了后期重新组合的概念。
图2：Michael加成反应在此图中，苯甲酸苯丙酯和邻苯二甲酸二甲酯的Michael加成反应中，远程基团协同作用(如α-（β-釕）双键)形成了烯酮结构。
光诱导电荷转移
2019/3/31
基本概念
荧光
荧光探针
光控 分子开关
•
处于基态的分子吸收光能后，跃迁到激 发态，返回到基态的过程，发出荧光
• 荧光探针是建立在光谱化学和光学波导与测量技术基 础上，选择性的将分析对象的化学信息连续转变为分 析仪器易测量的荧光信号的分子测量装置。
• 分子开关是指一种具有双稳态的分子，通过施加一定的影响， 分子可以在两种状态之间进行可逆转换。指基于外部因素的 改变对分子荧光发射强度的影响而构建的一种分子开关。
2019/3/31
谢谢！！！
李尚 2014.09.27
2019/3/31
递பைடு நூலகம்关系
雅布伦斯基图
内转换 S2 S1 能 量 吸 收 S0 T1 发 射 荧 光 外转换 发 射 磷 光 内转换 振动弛豫 系间跨越 T2
振动弛豫
l1
l2
l 2
l3
光诱导电荷转移应用于探针
毗哇琳衍生物检测环境酸度
2019/3/31
荧光探针用于巯基的检测
2019/3/31
荧光探针结构要求
( 1)荧光探针必须包括两个具独立功能的部分, 其中一个具发光功能, 另一个则具对某种外来刺激敏感的功能。两者间可共扼或不共扼, 但以不共扼即相互隔离者为主要组合模式; ( 2) 两个部分间应通过一共同的枢纽点相互联系或竞争; ( 3) 电子转移和电荷转移是这类器件化合物发生作用的重要机制。
光 激 发 电 子 跃 迁
2019/3/31
分子间电荷转移态
电子转移也可以发生在具有不同得失电子能力的分子之间,反应 的产物。在受到光激发时，一个电子从电子给体(D)转移到电子受 体(A)并形成给体自由基阳离子(D•+)和受体自由基阴离子(A•-)的过 程。
光诱导电荷转移机理
光诱导电荷转移机理
光诱导电荷转移（photoinduced charge transfer）是一种重要的光物理过程，它在自然界光合作用、人工光合作用以及光电转换器件中都有广泛的应用。
光诱导电荷转移的基本原理是，当光照射到某物质上时，该物质分子中的电子会从基态跃迁到激发态，然后从激发态返回到基态，同时将能量传递给周围的分子或器件，从而产生光电流或光电压。
在光合作用中，光诱导电荷转移机理是实现光能转换为化学能的关键步骤之一。
在光合作用的原初反应中，叶绿素分子吸收光能后，电子从基态跃迁到激发态，然后向反应中心传递，最终实现光能转换为化学能。
类似地，在人工光合作用中，人们通过设计特定的分子结构，利用光诱导电荷转移机理将光能转换为化学能或电能。
除了在能量转换方面的应用，光诱导电荷转移在光电转换器件中也有广泛应用。
例如，在太阳能电池中，光照射到电池表面时，电池表面的光敏材料吸收光能后，电子从基态跃迁到激发态，然后向导带传递，从而产生光电流。
光诱导电荷转移是一种重要的光物理过程，它在自然界和人工系统中的应用都十分广泛。
通过深入理解这一过程，我们可以更好地利用光能，实现更高效的光能转换和光电转换。
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递进关系
雅布伦斯基图
内转换 S2 S1 能 量 吸 收 S0 T1 发 射 荧 光 外转换 发 射 磷 光 内转换 振动弛豫 系间跨越 T2
振动弛豫
l1
l2
l 2
l3
光诱导电荷转移应用于探针
毗哇琳衍生物检测环境酸度
2014-12-11
荧光探针用于巯基的检测
2014-12-11
荧光探针结构要求
2014-12-11
谢谢！！！
李尚 2014.09.27
2014-12-11
分子开关条件
(1)光的驱动使两种稳定态相互转化成为可能.并且两种稳定态均容易检测。 (2)在较大的温度范围内(一2O～ 80℃)，两态之问应该不存在热致相互转化。 (4)光稳定性好．不能受外部光造成分子结构的破坏。 (5)单程转化过程要有耐反应．抗疲劳程度高的性子． (6)反应速度快．能迅速完成开关循环。
分子内电荷转移态（ICT）
光诱导下电子转移可以发生在分子内部,即电子由给体单元向 受体单元转移,反应的产物通常称为。一是用于发射荧光, 另一部 分则用于和外来刺激相作用
2014-12-11
光诱导电荷转移在有机分子中的应用
( 1) 光敏感类器件: 可用于分子 科学及生命科学研究, 作为敏感 探针来考察所研究体系的性质、 行为和变化。 ( 2) 光开关类器件: 可用作控制 性器件以及用于对收集数据的加 工、处理等方面。
光诱导电荷转移
李尚 9.27
2014-12-11
光诱导电子转移 （PET，Photoinduced Electron Transfer）
光诱导电子转移是光电转换体系中发生的一个简单而重要的 过程，即：在受到光激发时,电子受体(A)或者电子给体(D)被激发， 在电子受体和处于激发态的电子给体之间发生的电子转移效应。
( 1)荧光探针必须包括两个具独立功能的部分, 其中一个具发光功能, 另一个则具对某种外来刺激敏感的功能。两者间可共扼或不共扼, 但以不共扼即相互隔离者为主要组合模式; ( 2) 两个部分间应通过一共同的枢纽点相互联系或竞争; ( 3) 电子转移和电荷转移是这类器件化合物发生作用的重要机制。
20概念
荧光
荧光探针
光控 分子开关
•
处于基态的分子吸收光能后，跃迁到激 发态，返回到基态的过程，发出荧光
• 荧光探针是建立在光谱化学和光学波导与测量技术基 础上，选择性的将分析对象的化学信息连续转变为分 析仪器易测量的荧光信号的分子测量装置。
• 分子开关是指一种具有双稳态的分子，通过施加一定的影响， 分子可以在两种状态之间进行可逆转换。指基于外部因素的 改变对分子荧光发射强度的影响而构建的一种分子开关。
光 激 发 电 子 跃 迁
2014-12-11
分子间电荷转移态
电子转移也可以发生在具有不同得失电子能力的分子之间,反应 的产物。在受到光激发时，一个电子从电子给体(D)转移到电子受 体(A)并形成给体自由基阳离子(D•+)和受体自由基阴离子(A•-)的过 程。
分子前线轨道解释光电转移
2014-12-11