芳香分子体系中荧光猝灭的锥形交叉研究

芳香分子的荧光猝灭，关系到有机光电器件的效率、生物分子的光稳定性等重要问题，一直受到各个领域科研工作者的关注。本项目选取FN和MeOH、DMABN和MeOH、DCDHC和MeOH等体系为研究对象，对分子间氢键化合物中的锥形交叉进行计算，并用锥形交叉解释体系的荧光猝灭。具体内容包括：优化每个体系中的氢键化合物；对氢键化合物的振动频率进行分析，确定锥形交叉的分支空间；在分支空间内优化最低能量交叉点；用Berry 相理论验证交叉点；在锥形交叉附近，计算耦合的势能面；讨论荧光猝灭与锥形交叉的关系。归纳芳香体系由锥形交叉引起的荧光猝灭的共同之处，总结出这类氢键体系荧光猝灭的机理；对上述体系锥形交叉的特点、性质进行总结，归纳出锥形交叉本质的共性。本项目的研究，可以大大促进人们对芳香分子荧光猝灭机理的认识，可以将人们对非绝热过程的理解提高到一个更高的水平。

光诱导的氢原子转移反应和锥形交叉引起的荧光猝灭，关系到有机光电器件的性质、生物分子的光稳定性、利用太阳能产生清洁能源等重要问题，一直受到各个领域科研工作者的关注。本项目研究了FN 和DMABN 在甲醇溶剂中的荧光猝灭；有机荧光开关DCDHC的性质和作为荧光开关的反应机理以及有机催化剂太阳能裂解水生成氢气的反应机理。研究结果表明，光诱导的氢原子转移反应和3-态锥形交叉引起的非绝热过程是FN和DMABN在甲醇中荧光猝灭的原因；DCDHC中氮原子在酸性溶液中的选择性质子化，进而引起的电荷转移过程是实现荧光开关功能的原因；连续的光催化氢原子转移反应和光催化氢原子消除反应可以使水分子在吡啶的催化下均裂为氢原子和羟基自由基。