【复材资讯】分子光开关 | Nature Chemistry

分子异构体降冰片二烯molecular isomers norbornadiene和四环烷quadricyclane之间的光诱导超快转换，以可逆地储存和释放大量的化学能。在紫外激发时，在两种异构体中观察到了超快分子动力学的特征，但在实验上，还不能跟踪电子弛豫一直回到基态。

近日，美国 堪萨斯州立大学(Kansas State University) Kurtis D. Borne, Daniel Rolles等，英国 牛津大学（University of Oxford）Joseph C. Cooper，Adam Kirrander等，在Nature Chemistry上发文，基于时间分辨气相极紫外光电子能谱，并结合非绝热分子动力学模拟，研究了在紫外（201纳米）激发后，四环烷的电子弛豫。

确定了两个竞争路径，以电子激发的四环烷分子弛豫到电子基态。快路径（<100飞秒）通过与价电子态的有效耦合来区分，而慢路径涉及跨越里德堡态的初始运动，并且需要几百飞秒。尽管在不同时间尺度上，两种路径都促进了两种异构体之间的相互转化，并且预测降冰片二烯/四环烷产物，在返回电子基态后，立即的分支比约为3:2。

Ultrafast electronic relaxation pathways of the molecular photoswitch quadricyclane.

分子光开关四环烷的超快电子弛豫途径。

图1: 四环烷quadricyclane，QC ⇄ 降冰片二烯norbornadiene，NBD相互转换示意图。

图2: 实验测量紫外激发四环烷QC的时间分辨光电谱time-resolved photoelectron spectroscopy，TRPES。

图3: 沿着内坐标线性插值linear interpolation in internal coordinates，LIIC的四环烷QC和降冰片二烯NBD势能曲线。

图4: 极紫外ultraviolet，UV激发四环烷QC的模拟动力学。

文献链接

Borne, K.D., Cooper, J.C., Ashfold, M.N.R. et al. Ultrafast electronic relaxation pathways of the molecular photoswitch quadricyclane. Nat. Chem. (2024).

https://doi.org/10.1038/s41557-023-01420-w

https://www.nature.com/articles/s41557-023-01420-w

本文译自Nature。

来源：今日新材料

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