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卟啉光诱导电子转移和能量传递研究


化学先生 / 2019-09-03

  卟啉类化合物是非常理想的D-A体系中的供电子部分。多年来国内外化学工作者努力合成各种具有不同结构特点的卟啉化合物,这些分子作为模拟植物体内光合成反应过程或者作为分子光电器件的模拟系统,已成为国内外十分活跃的研究领域。


    例如: 2005 年日本科学家Fukuzumi等报道了合成包括金属锌和金的三卟啉配合物(ZnPQ-2HPQ AuPQ+)。瞬态吸收光谱研究表明:能量从ZnPQ传递到2HPQ,电子从2HPQ转移到AuPQ+,同时电子也从ZnPQ转移到2HPQ+,产生了电荷分离态ZnPQ*+-2HPQ-AuPQ。与其他三卟啉相比,在此配合物中由于电荷分离态的距离较远,所产生的电荷分离态有最长的停留寿命(7.7μs)。该系统主要是模拟了光合反应中心的电子转移特征。

    美国和日本科学家共同报道了通过轴向反应, 将帶有富勒烯吡咯的眯唑配位到共价键相连的锌硼卟啉二吡咯基的中心金属锌上,组装出超分子组装体。在超分子中硼二吡咯相当于天线叶绿素,用来吸收光能并传递至光合作用的反应中心,而从激发的锌卟啉到富勒烯间的电子转移,模拟光合作用原初过程中,反应中心以电荷分离形式发生的电子激发能到化学能的转化过程。该模型的重要特征是利用相对简单的超分子方法,模拟了光合作用中复杂的捕光和电荷分离过程。

    利用人工合成的卟啉类 化合物,模拟植物光合反应中心光诱导电子转移和能量传递的研究,是当前卟啉光化学研究的重要方向。到目前为止,尽管人们已掌握和了解了光合反应中的一些基本原理,但是还存在许多需要进一步探索的基本问题。如激发态的电子结构和性质,激发态的形成与弛豫机制以及激发态的调控等。对这些机理问题的深人研究,也会为人类设计和制备性能优越的分子器件和光电材料(如分子传感器,分子开关,生物传感器等)提供重要的理论基础。
           

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