中国科大发现手性选择能量转移奇特现象

【资料图】

“用左手把能量传递给左手”与“用左手把能量传给右手”哪个效率更高？

这种在分子尺度下的奇特现象的比较结果近日由中国科学技术大学研究团队破解，取得了分子手性和室温磷光领域的重要进展。

相关研究成果近日发表于国际权威学术期刊《自然·通讯》(Nature Communications)。

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心张国庆教授团队通过构建全手性的掺杂室温磷光体系，发现并命名手性选择室温磷光增强这一普适性现象，揭示了分子间能量转移存在手性依赖特征。

有机分子磷光即分子三线态激发态到单线态基态的辐射跃迁，这一跃迁有独特优势。这些优势使得有机室温磷光(RTP)在生物成像、信息存储、数据加密、防伪、传感和光电显示等众多领域应用潜力巨大。然而，目前对于RTP的产生机理和光物理过程缺乏深刻理解且充满争议，其光物理过程仍然是一个重大挑战。此外，大多数掺杂RTP材料的当前应用主要集中在加密和防伪上，扩展具有RTP独特优势的新应用非常必要。

张国庆教授和陈彪特任副研究员近年对主客体RTP体系进行了深入研究，取得了成体系的研究成果，且由于该体系客体的三线态发光几乎完全来自主体的能量传递，为后续研究提供了非常好的能量传递模型。

新发表的研究在体系中引入手性元素，构建了全手性的RTP体系，由此观察到了手性选择室温磷光增强(CPE)现象。研究发现，在客体仅有十万分之一的掺杂浓度下，RTP强度差异可达两个数量级。

通过系统研究，结合发光寿命等实验证据，提出CPE现象涉及到手性依赖的电子转移，即该体系三线态激发态电子/能量的转移在主客体手性相同时显著强于手性不同。

这个工作在实验上揭示了“用左手把能量传递给左手”的效率要远高于“用左手把能量传给右手，或者用右手传给左手”这种分子尺度下的奇特现象，加深了对室温磷光机制及电子交换、能量转移过程的理解，并为室温磷光应用和手性识别提供了思路。(完)