分子组装体中的能量迁移及其在若干功能体系中的应用

激发态能量迁移是重要的光化学和光物理过程，将发色团进行分子组装，使发色团彼此靠近并有一定取向，有可能增加激发态能量在发色团间迁移的效率和迁移的距离。本项目拟阐明分子组装体中能量迁移的规律和分子组装体的结构对能量迁移效率的影响，并利用分子组装对能量迁移的增强作用发展几类新型的功能分子组装体，包括：1）基于分子组装对三重态能量传递和三重态能量迁移的增强作用，通过三重态敏化和三重态湮灭实现高效光子上转换的分子组装体；2）基于分子组装对于单重态能量迁移的增强作用，发展具有高灵敏度的荧光传感分子组装体；3）基于分子组装对单重态和/或三重态能量迁移的增强作用，增加催化中心在很短的时间间隔内得到两个电子的可能性，实现高效光催化制氢的分子组装体。

按照计划任务书的要求，本项目主要研究分子组装对能量迁移、电子转移和能量传递的增强作用，并利用这种增强作用发展几种功能组装体，包括具有高灵敏度荧光传感功能的分子组装体, 具有高效光子上转换功能的分子组装体，以及具有高效太阳能光催化分解水制氢的分子组装体。项目组围绕上述研究内容和目标进行了深入研究，取得非常有意义的结果：1）发展了利用四氢键和表面交联胶束的组装方法，证明分子组装可以大大增强能量迁移和电子转移；2）制备了多种具有上转换功能的自组装体系，包括石墨烯量子点、碳纳米粒子、硅量子点等，并发现这些体系可以实现蓝光、绿光、红光等区间的发光；3）发展了几类高灵敏度的荧光传感体系，包括可以分别检测谷胱甘肽、半胱氨酸、同型半胱氨酸的荧光传感体系；4）将敏化剂、催化剂、电子牺牲体进行组装，构筑了多个可以在水中高效将质子还原为氢气的催化体系。. 相关研究结果在Acc. Chem. Res.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Energy. Environ. Sci.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Energy. Mater.等期刊发表SCI收录论文111篇；共申请专利13项，已获授权2项；撰写书籍章节1章。四年来培养毕业博士生16名，硕士生23名，出站博士后1名。