分子聚集体中激发态能量的定向迁移和定点输出

光合作用的天线分子体系中含有几十个叶绿素分子，这些分子镶嵌在蛋白的骨架上形成了具有固定结构的超大分子聚集体。在这些叶绿素分子之间具有快速且高效的能量传递。为了将这样的天线分子体系用于光电转化中，用来改善光电池对太阳光的吸收，进而增加其光电转化效率，人们要解决的一个基本问题是怎样使分子激发态能量按照一定的方向高效，快速地传递到反应的界面上。为此，我们仿照自然界光合作用天线分子体系设计了一系列具有不同结构的分子聚集体，研究这些聚集体内激发态能量的定向传播和定点输出。我们将对分子聚集体的形状，结构等因素对激发态能量传递的影响进行系统深入的研究。目标是实现分子聚集体中激发态能量的定向传递和定点的取出。期望这些研究可以促进人们对激发态能量在分子聚集体中传播机理和基本规律的了解，为太阳能电池中新型敏化染料的设计与合成提供新的思路。

光合作用的天线分子体系中,光活性的叶绿素分子镶嵌在蛋白分子骨架上形成了一个具有固定结构的分子聚集体体系, 在这个复杂的体系中, 叶绿素分子之间具有不同层次上的相互作用, 任意一个叶绿素分子被激发后, 激发态的能量就会沿着一定的方向传输到反应中心. 我们的这个课题就利用分子聚集体(或超分子体系)来模拟叶绿素分子在天线分子体系中的功能. 我们的主要研究焦点是如何在聚集体中控制激发态能量按照一定的方向进行高效率的传播. 在我们的研究工作中实现了线形分子聚集体中激发态能量的超长距离(4.6纳米)的高效(100%)的传播, 我们发现了一种反Forster的能量传递的机理, 聚集体中单元分子的个数与相对取向对激发态能量传递的速度和效率的影响有了更深入的认识, 对聚集分子的结构和聚集体的结构之间的关系有了更加详细的了解.