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从第一性原理修订分子内光致电子转移(PET)
Accounts of Chemical Research ( IF 16.4 ) Pub Date : 2016-08-30 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.accounts.6b00299
Daniel Escudero 1
Affiliation  

光致电子转移(PET)在化学的许多领域都发挥着重要作用,包括光伏中的电荷分离过程,自然和人工光合作用以及光致发光传感器和开关。与其他许多光化学情况一样,结构和能量因素在确定PET及其竞争性光失活过程的速率和效率方面起着相关的作用。特别地,在荧光传感器和开关领域,认为分子内PET(在许多情况下没有令人信服的实验证据)是造成荧光猝灭的原因。对荧光团的分子设计以及实现最佳激发/发射光谱,激发系数和荧光量子产率(主要用于生物成像目的)的实验兴趣越来越高,但是较少的精力投入到基础力学研究上。在此报告中,我将使用最先进的量子化学工具来修改其中一些系统中的荧光猝灭的起源。这些研究超出了分析边界轨道能量图和执行PET热力学计算的通用策略。取而代之的是,使用时变密度泛函理论(TD-DFT),完整的有源空间自洽场(CASSCF)计算以及来自辐射的和非辐射的衰减率,来探索最低激发态的势能面(PES)。使用热振动相关函数形式从第一原理计算出所涉及的激发态。通过这种策略,这项工作揭示了荧光猝灭的真正起源,本文称为暗态淬灭。暗状态(不吸收或不发光的状态)通常难以进行实验,因此,计算研究可以为实际的光失活机理提供新颖的见解。对于包括质子,阳离子和阴离子靶在内的多种荧光探针,证明了暗态猝灭机理的成功。此外,这种机理提供了荧光猝灭的一般情况,其中包括分子内电荷转移(ICT),比率猝灭,以及那些认为是由PET引发的无辐射机理。最后,该帐户首次提供了一种计算协议,可以定量地估计这种现象,并根据第一原理为荧光探针的最佳设计提供了要素。暗状态(不吸收或不发光的状态)通常难以进行实验,因此,计算研究可以为实际的光失活机理提供新颖的见解。对于包括质子,阳离子和阴离子靶在内的多种荧光探针,证明了暗态猝灭机理的成功。此外,这种机理提供了荧光猝灭的一般情况,其中包括分子内电荷转移(ICT),比率猝灭,以及那些认为是由PET引发的无辐射机理。最后,该帐户首次提供了一种计算协议,可以定量地估计这种现象,并根据第一原理为荧光探针的最佳设计提供了要素。暗状态(不吸收或不发光的状态)通常难以进行实验,因此,计算研究可以为实际的光失活机理提供新颖的见解。对于包括质子,阳离子和阴离子靶在内的多种荧光探针,证明了暗态猝灭机理的成功。此外,这种机理提供了荧光猝灭的一般情况,其中包括分子内电荷转移(ICT),比率猝灭,以及那些认为是由PET引发的无辐射机理。最后,该帐户首次提供了一种计算协议,可以定量地估计这种现象,并根据第一原理为荧光探针的最佳设计提供了要素。



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更新日期:2016-08-30
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