大环分子体系的激发态氢键动力学实验和理论研究

Investigation on excited-state hydrogen-bonding dynamics of macrocyclic molecules has great and practical significance in revealing the structures and functions of macrocyclic molecules and the relationship between them as well as in disclosing the essence of the important reactive processes in the macrocyclic molecular systems. This project aimed to carry out a combined study of excited-state hydrogen-bonding dynamics for macrocyclic molecules that have important implications and potentail applications to the fields of photophysics and photochemistry, by using femtolaser techniques, time-resolved spectroscopy techniques, excited state quantum chemistry calculations and dynamical simulations, in order to reveal the influential role of the excited-state hydrogen-bonding in the key processes occurred in macrocyclic molecules, such as electron transfer, energy transfer and chemical changes, etc. The project is also to develop theoretical dynamics methods suitable for studying multiple hydrogen-bondings and their synergistic actions. With the guide of the theoretical predictions, the project will further design and carry out the related experimental investigation to confirm each other.

大环分子体系的激发态氢键动力学研究，对于揭示大环分子的分子结构和分子性能以及它们之间的关系，深入探究大环分子体系中的重要反应过程的本质，有着重要的、实际的研究意义。本项目结合飞秒激光实验技术、时间分辨的光谱实验技术，激发态量子化学理论计算和动力学模拟方法，研究一系列在光物理和光化学领域中有着重要地位的大环分子体系的激发态氢键动力学，从而揭示激发态氢键在大环分子体系基本结构单元间的电子转移、能量转移、化学转换等过程中所起到的作用和影响。此外，项目还将发展适用于研究激发态多重氢键及它们之间的协同规律的动力学理论方法，并在理论结果的指导下进一步开展相关的实验研究，将理论和实验紧密配合并互相验证。

大环分子体系的激发态氢键动力学的研究，对于揭示大环分子的分子结构和分子性能以及它们之间的关系，深入探究大环分子体系中的重要反应过程的本质，有着重要的、实际的研究意义。本项目利用飞秒和纳秒时间分辨光谱技术结合激发态量子化学理论计算方法，从实验和理论两个方面，对大环分子体系的激发态氢键动力学过程进行了深入的研究。.首先研究了一系列不同结构二维环状超分子的激发态动力学性质。用含Pt原子的配位化合物作为受体，用线性的联吡啶和二羰基苯作为给体，分别组装成正方形、长方形和三角形的超分子结构。研究结果表明，与它们的配体相比较，铂原子的引入导致自旋轨道耦合加强，增大了系间窜跃速率，导致荧光寿命变短，量子产率降低。还研究发现了Post-Self-Assembled 3维金属有机笼子体系新型光致核壳电荷转移的光物理特性和氢键在二苯甲酮体系中光合成纳米银过程中的作用。其次通过研究di-n-butylmagnesium分解生成MgH2的反应机理，进一步建立了MgH2-石墨烯在环己烷溶液中的模型，提出了制备新的MgH2-石墨烯纳米颗粒的可能方法。此外通过模拟谷胱甘肽过氧化物酶的活性中心硒、碲类似物，在设计、合成用于检测活细胞内氧化还原状态变化的小分子荧光探针方面取得了一系列的研究成果。包括生物硫醇荧光探针DCO的传感机理。可以在水溶液中检测氟离子的荧光化学传感器（N-(3-(benzo[d]thiazol-2-yl)-4-(tert-butyldiphenylsilyloxy)phenyl)-benzamide, BTTPB）的传感机理。探针NI-Se响应次氯酸的作用机理等。通过研究发现，激发态氢键的性质可以很好地揭示荧光探针氧化还原机理，对未来发展更多性能优良的响应氧化还原状态变化的荧光探针具有非常重要的指导意义。