含Se/Te功能分子激发三重态动力学机理的实验与理论研究

Investigations on the dynamics of excited triplet states of Se/Te-containing molecules have great significance in revealing the micromechanism of photo catalytic, photo sensing and/or photodynamic therapy reactions where Se/Te-containing molecules are involved. The investigations are also important for understanding the structure-property relationships of these reactions. This project aims to carry out a study of the behaviors and rules of the dynamics of excited triplet states of a series of Se/Te-containing molecules, by using combined means of femtosecond time-resolved spectroscopy, Nanosecond flash photolysis technology, excited state quantum chemistry calculations and dynamical simulations. The project focuses on the micomechanism by which the dynamic processes such as intersystem crossing, excited triplet state electron transfer, energy transfer and chemical conversions modulated the reaction properties. In addition, the project will highlight the regularity with which the molecular structure of Se/Te-containing molecules affect the behaviors of excited triplet states, thus providing a theoretical ground for designing new functional Se/Te-containing molecules.

研究含Se/Te分子激发三重态的动力学对于揭示含Se/Te功能分子参与的光催化、光学传感以及光动力学治疗等重要反应的微观机理，了解其结构与性能的关系具有重要意义。本项目结合飞秒时间分辨光谱技术，纳秒闪光光解技术，激发态量子化学理论计算和动力学模拟方法，研究系列含Se/Te分子激发三重态的动力学行为及其规律，考察系间窜跃、激发三重态电子转移、能量传递以及化学转化等重要动力学过程调控反应性能的微观机理,并重点探讨含Se/Te分子结构影响其激发三重态动力学行为的规律性，从而为设计新型功能性含Se/Te分子提供理论依据。

设计、合成了系列含Se功能分子，结合光谱技术（包括稳态光谱技术和时间分辨光谱技术）和理论计算对其激发态动力学行为进行表征和探测，详细研究了这类分子激发三重态的形成和衰减过程，重点揭示了激发态动力学行为调控其发光性能的微观机理。在研究激发态动力学机理的基础上，发展了一种基于Se氧化还原调控荧光变化的方法，并将之应用于活细胞内氧化还原事件的实时、动态监测，首次观测到了细胞凋亡以及细胞免疫响应等重要生理过程中细胞内次氯酸水平的动态变化过程，以及细胞凋亡过程中次氯酸代谢与线粒体膜电位的动力学关系。发展了一种设计不受刚性限制的室温磷光材料的新策略，并将之应用于活细胞以及肿瘤内的缺氧成像研究。同时开展了其他相关体系激发态动力学的理论和实验研究，探索了电荷转移、隙间窜跃等激发态过程调控有机分子发光及传感的一般机理。这些研究结果对人们认识有机分子激发态行为的一般规律，在理论指导下精准调控分子的光学性能具有重要的借鉴意义。在本项目资助下已发表9篇学术论文。