——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
近日,中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所復(fù)雜分子體系反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究組研究員韓克利團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了植物防曬分子新的激發(fā)態(tài)超快能量馳豫機(jī)理。
十字花科植物的葉片表面均勻分布著一層反式構(gòu)型的蘋果酸芥子酯類似物,可以將具有破壞性的紫外線能量,在幾十個(gè)皮秒內(nèi)通過(guò)光致順?lè)串悩?gòu)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害的熱能,同時(shí)生成大量順式產(chǎn)物(JPCL,2017)。生成的大量順式產(chǎn)物在防曬分子整體的防曬效果中也有著重要的作用,然而順式產(chǎn)物在吸收紫外線后的光物理和光化學(xué)過(guò)程卻不清楚。有鑒于此,該研究團(tuán)隊(duì)以最小的芥子酸酯methyl sinapate (MS)為模型,通過(guò)飛秒瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)和含時(shí)密度泛函等多種理論方法,首次研究了順式MS的光動(dòng)力學(xué)行為。研究人員發(fā)現(xiàn)順式結(jié)構(gòu)在激發(fā)態(tài)時(shí),一部分分子會(huì)通過(guò)與反式結(jié)構(gòu)類似的過(guò)程通過(guò)非絕熱馳豫的方式回到基態(tài),但是另一部分激發(fā)態(tài)分子會(huì)經(jīng)過(guò)絕熱馳豫的方式生成反式結(jié)構(gòu)的激發(fā)態(tài)分子,然后再通過(guò)非絕熱的方式回到基態(tài)。對(duì)順式構(gòu)型的研究進(jìn)一步加深了人們對(duì)植物防曬分子的機(jī)理及光致異構(gòu)化動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí),相關(guān)工作發(fā)表在《物理化學(xué)快報(bào)》(The Journal of Physical Chemistry Letters)上。
為進(jìn)一步開發(fā)更加有效的防曬分子,構(gòu)建分子結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系,研究團(tuán)隊(duì)將反式MS的對(duì)位羥基進(jìn)行化學(xué)修飾,并研究它們的超快激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)對(duì)位上沒(méi)有取代基時(shí),紫外光直接激發(fā)的V(ππ*)態(tài)的弛豫過(guò)程中,會(huì)有暗態(tài)V'(ππ*)的參與,該態(tài)主要通過(guò)輻射熒光的方式回到基態(tài),壽命長(zhǎng)達(dá)5納秒。而V(ππ*)態(tài)通過(guò)光致異構(gòu)化進(jìn)行非輻射弛豫,壽命僅為20皮秒。暗態(tài)V'(ππ*)的參與會(huì)使激發(fā)態(tài)能量馳豫的效率大大減低,可能會(huì)增加有害副反應(yīng)發(fā)生的幾率。這是首次在實(shí)驗(yàn)上對(duì)V(ππ*)和V'(ππ*)態(tài)進(jìn)行完整區(qū)分,加深了人們對(duì)包括芥子酯在內(nèi)的多種肉桂酸衍生物的光致異構(gòu)化動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí),同時(shí)表明當(dāng)開發(fā)芥子酯類的防曬分子時(shí),應(yīng)當(dāng)避免V'(ππ*)態(tài)的參與。相關(guān)工作發(fā)表在《物理化學(xué)快報(bào)》(The Journal of Physical Chemistry Letters)上。
上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等資助。
大連化物所發(fā)現(xiàn)植物防曬分子新的激發(fā)態(tài)超快能量馳豫機(jī)理
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