氯苯分子第一激发态超快动力学

利用时间分辨飞秒光电子影像技术结合时间分辨质谱技术, 研究了氯苯分子第一激发态的超快过程. 266.7 nm单光子将氯苯分子激发至第一激发态. 母体离子时间变化曲线包括了不同的双指数曲线. 一个是时间常数为(152±3) fs的快速组分, 另一个是时间常数为(749±21) ps的慢速组分. 通过时间分辨的光电子影像得到了时间分辨的光电子动能分布和角度分布. 时间常数为(152±3) fs的快速组分反映了第一激发态内部的能量转移过程, 这个过程归属为氯苯分子第一激发态耗散型振动驰豫过程. 时间常数为(749±21) ps的慢速组分反映了第一激发态的慢速内转换过程. 另外, 实验实时观察到典型的非对称陀螺分子(氯苯)激发态的非绝热准直和转动退相干现象. 并推算出第一次转动恢复时间为205.8 ps (C类型)和359.3 ps (J类型).     

2-甲基呋喃分子激发态超快非绝热动力学（英文）

利用飞秒时间分辨的光电子影像技术研究了2-甲基呋喃分子激发态超快非绝热动力学。2-甲基呋喃分子吸收两个400 nm的光子后同时被激发到n=3的里德堡态S1[~1A′′(π3s)]、~1A′(π3p_x)、~1A″(π3p_y)、~1A″(π3p_z)和价电子态~1A′(ππ*),之后被两个800 nm的光子电离。通过母体离子产率随泵浦-探测延迟时间的变化曲线测得这些里德堡态与价电子态的平均寿命为50 fs。通过解析光电子能谱中n=3的里德堡态与价电子态所对应的组分峰的相对演化特征,观测到了这些激发态之间的内转换过程,并且揭示了价电子态~1A′(ππ*)在内转换过程中扮演的重要"纽带"作用。里德堡态与价电子态之间的混合,形成势能面间的锥形交叉,导致了如此超快的内转换过程。     

飞秒时间分辨的光电子影像技术研究2-氯吡啶超快内转换动力学

利用时间分辨的飞秒光电子影像技术结合时间分辨的质谱技术, 研究了2-氯吡啶分子激发态的超快过程. 实时观察到了2-氯吡啶分子第二激发态(S₂)向第一激发态(S₁)高振动能级的的超快内转换过程,该内转换的时间常数为(162±5)fs. 实验结果表明, 通过S₂/S₀的锥形交叉衰减到基态的衰减通道也是退布居的重要通道, 其时间尺度为(5.5±0.3) ps.     

丙烯酸分子的激发态超快预解离动力学

利用飞秒泵浦-探测技术结合飞行时间质谱(TOF-MS),研究了丙烯酸分子被200nm泵浦光激发到第二电子激发态(S2)后的超快预解离动力学.采集了母体离子和碎片离子的时间分辨质谱信号,并利用动力学方程对时间分辨离子质谱信号进行拟合和分析,揭示了预解离通道的存在.布居在S2激发态的分子通过快速的内转换弛豫到第一电子激发态(S1),时间常数为210fs,随后再经内转换从S1态弛豫到基态(S0)的高振动态,时间常数为1.49ps.分子最终在基态高振动态势能面上发生C-C键和C-O键的断裂,分别解离生成H2C=CH和HOCO、H2C=CHCO和OH中性碎片,对应的预解离时间常数分别约为4和3ps.碎片离子的产生有两个途径,分别来自于母体离子的解离和基态高振动态势能面上中性碎片的电离.     

飞秒时间分辨的光电子影像对3-甲基吡啶分子超快动力学研究

利用飞秒时间分辨的光电子影像技术结合时间分辨的质谱技术,研究了3-甲基吡啶分子激发态的超快过程. 实时观察到了3-甲基吡啶分子S₂态向S₁态高振动能级的超快内转换过程,该内转换的时间大约为910fs. 二次布居的S₁态主要通过内转换衰减到基态S₀,该内转换的时间尺度为2.77 ps. 光电子能谱分布和光电子角分布显示,S₂态和S₁态在电离的过程中跟3p里德堡态发生偶然共振. 本次实验中还用400 nm两个光子吸收的方法布居了3-甲基吡啶的3s 里德堡态. 研究表明,3s 里德堡态的寿命为62 fs,并主要通过内转换快速衰减到基态.     

飞秒时间分辨的光电子影像对3-甲基吡啶分子超快动力学研究(英文)

利用飞秒时间分辨的光电子影像技术结合时间分辨的质谱技术,研究了3-甲基吡啶分子激发态的超快过程.实时观察到了3-甲基吡啶分子S2态向S1态高振动能级的超快内转换过程,该内转换的时间大约为910fs.二次布居的S1态主要通过内转换衰减到基态S0,该内转换的时间尺度为2.77 ps.光电子能谱分布和光电子角分布显示,S2态和S1态在电离的过程中跟3p里德堡态发生偶然共振.本次实验中还用400 nm两个光子吸收的方法布居了3-甲基吡啶的3s里德堡态.研究表明,3s里德堡态的寿命为62 fs,并主要通过内转换快速衰减到基态.     

Cu-Cr-Ca-Ba催化剂上糠醛加氢制备2-甲基呋喃

采用固定床反应器,研究了Cu Cr Ca Ba催化剂上糠醛常压选择加氢制2 甲基呋喃的反应.详细考察了反应条件对催化性能的影响.结果表明,添加Ca Ba助剂显著提高了催化剂对目的产物的选择性,Cu Cr Ca Ba催化剂在200～220℃,液时空速0.2～0.6h-1,氢醛摩尔比6～16的条件下,具有良好的活性和选择性,糠醛转化率 99.8%,2 甲基呋喃选择性 90.3%.     

多原子体系非绝热动力学的近似理论方法

非绝热动力学普遍存在于光物理和光化学过程中。描述非绝热跃迁需要处理电子-原子核间的相互耦合运动。由于计算量随体系尺度增大剧烈增长,准确的量子动力学计算目前只适用于描述小分子体系。为了研究多原子分子体系的非绝热过程,近年来发展了一些基于量子-经典动力学近似方法。本文将对典型的这类方法包括经典Ehrenfest方法、面跳跃方法、基于Wigner表示的混合量子-经典方法进行简要的介绍,并讨论如何将量子-经典动力学方法与电子结构从头算手段相结合,模拟非绝热过程。重点阐明各种方法的基本思想和优缺点,并对该领域的发展进行展望。     

食用香料甲基2-甲基-3-呋喃基二硫醚的分离提纯及结构鉴定

 用气相色谱法分离提纯食用香料甲基 2 甲基 3 呋喃基二硫醚 ,纯度 (质量分数 )达到 99.5%。分离柱为4%FFAP +1 %H3PO4ChromosorbW /AW DMCS(80目～ 1 0 0目 )不锈钢柱。用红外光谱、气相色谱 /质谱和核磁共振谱进行了结构鉴定。     

3-二甲氨基-2-甲基丙烯醛S2激发态结构动力学

采用共振拉曼光谱和完全活性自洽场理论计算研究了3-二甲氨基-2-甲基丙烯醛（DMAMP）光激发到S2（ππ^＊）态后的光物理性能,在B3LYP／6—311＋＋G（d,p）水平计算确定了DMAMP与其三种异构体之间的基态异构化能垒,指认了振动光谱．采用涵盖紫外强吸收带的激光波长,获得了DMAMP在环己烷、乙腈和甲醇溶剂中的A-带共振拉曼光谱,含时密度泛函方法计算确定了该光谱中基频的相对强度,发现振动-电子耦合发生在S2（）态的Franck—Condon区域．CASSCF计算方法确定低单重和三重激发态、势能面锥形交叉点和系间窜跃点的激发能．共振拉曼光谱强度模式分析和CASSCF计算获得了DMAMP的A一带短时结构动力学和其后的衰变动力学表明,C1=06和C2=C3之间的瞬时去共轭效应发生在S2（ππ^＊）态的Franck—Condon区域,激发态电荷重分布机制表明,C3和二甲氨基之间以及C1和C2之间的共轭增强效应发生在波包离开Franck-Condon区域后．C1=06和C2=C3之间的去共轭效应使得-C3=N（CH3）2沿着C2-C3键旋转更加容易,C1-C2之间以及C3和N（CH3）的共轭增强效应使得绕C1-C2和C3-N5旋转变得比较困难．这些表明DMAMP初始结构动力学沿着CI-1（S2／S0）交叉点展开,而沿CI-2（S2／S0）和[CI-3（S2／S0）交叉点展开的几率可以忽略,提出了DMAMP分子受光激发从S2,FC（ππ^＊）经由各锥形交叉点和各系间窜跃点回到S0或T1,min的两个衰变通道。     

Ultrafast Nonadiabatic Photoisomerization Dynamics Mechanism for the UV Photoprotection of Stilbenoids in Grape Skin

Natural UV photoprotection plays a vital role in physiological protection. It has been reported that UVC radiation can make resveratrol (RSV) and piceatannol (PIC) accumulate in grape skin. In this work, we demonstrated that RSV and PIC could significantly absorb UVA and UVB, and confirmed their satisfactory photostability. Furthermore, we clarified the UV photoprotection mechanism of typical stilbenoids of RSV and PIC for the first time by using combined femtosecond transient absorption (FTA) spectroscopy and time‐dependent density functional theory (TD‐DFT) calculations. RSV and PIC can be photoexcited to the excited state after UVA and UVB absorption. Subsequently, the photoisomerized RSV and PIC quickly relax to the ground state via nonadiabatic transition from the S₁ state at a conical intersection (CI) position between potential energy surfaces (PESs) of S₁ and S₀ states. This ultrafast trans‐cis photoisomerization will take place within a few tens of picoseconds. As a result, the UV energy absorbed by RSV and PIC could be dissipated by an ultrafast nonadiabatic photoisomerization process.     

利用基于直接动力学的轨线面跳跃方法处理非绝热过程

势能面交叉引起的非绝热过程广泛存在于光化学和光物理中。对这一过程进行描述是理论化学的重要挑战之一。非绝热过程涉及原子核与电子之间的耦合运动,因此量子化学的基本假设之一"玻恩-奥本海默"近似被打破,所以对其进行描述需要发展新的动力学理论方法。在这些方法中,Tully发展的最少轨线面跳跃方法凭借易于程序化、便于计算等优点已经发展成为处理非绝热问题的主要动力学方法之一。其中原子核以经典的方式在单一势能面上进行演化,电子以量子的方式沿着同一轨线进行演化。在整个演化过程中,非绝热跃迁通过轨线在不同势能面间的跃迁来描述,其中跳跃发生的几率与电子的演化有关。如果将该方法与从头算直接动力学相结合,可以在全原子水平上研究实际分子体系的非绝热动力学,给出其激发态寿命、非绝热动力学中分子的主要运动方式、反应通道以及分支比等重要信息。本文旨在讨论最少面跳跃直接动力学方法研究非绝热问题的一些进展,包括动力学基本理论,特别关注将最少面跳跃方法和直接动力学结合的数值实现细节,同时讨论该方法在研究实际体系当中的一些应用,并对轨线面跳跃方法下一步发展的一些方向进行合理的展望。     

Femtosecond Time-Resolved Spectroscopic Photoemission Electron Microscopy for Probing Ultrafast Carrier Dynamics in Heterojunctions

The fast developing semiconductor industry is pushing to shrink and speed up transistors. This trend requires us to understand carrier dynamics in semiconductor heterojunctions with both high spatial and temporal resolutions. Recently, we have successfully set up a timeresolved photoemission electron microscopy (TR-PEEM), which integrates the spectroscopic technique to measure electron densities at specific energy levels in space. This instrument provides us an unprecedented access to the evolution of electrons in terms of spatial location, time resolution, and energy, representing a new type of 4D spectro-microscopy. Here in this work, we present measurements of semiconductor performance with a time resolution of 184 fs, electron kinetic energy resolution of 150 meV, and spatial resolution of about 150 nm or better. We obtained time-resolved micro-area photoelectron spectra and energy-resolved TR-PEEM images on the Pb island on Si(111). These experimental results suggest that this instrument has the potential to be a powerful tool for investigating the carrier dynamics in various heterojunctions, which will deepen our understanding of semiconductor properties in the submicron/nanometer spatial scales and ultrafast time scales.     

Ultrafast Decay Dynamics of 2-Hydroxypyridine Excited to S1 Electronic State

The S\begin{document}$_1$\end{document} state decay dynamics of 2-hydroxypyridine following UV excitation at a wavelength range of 276.9\begin{document}$-$\end{document}250.0 nm is investigated using femtosecond time-resolved photoelectron imaging technique. Based on pump wavelength dependence of the decay dynamics, a refined decay picture is proposed. At pump wavelength of 276.9 nm, the S\begin{document}$_1$\end{document} state is depopulated through intersystem crossing to lower triplet state(s). At 264.0 nm, both intersystem crossing to lower triplet state(s) and internal conversion to the ground state are in operation. At 250.0 nm, internal conversion to the ground state becomes dominated.     

邻二氯苯激发态动力学

利用飞秒分辨的激光泵浦-探测技术结合飞行时间质谱和光电子速度成像方法研究了邻二氯苯第一电子单重激发态(S₁)的超快动力学.邻二氯苯的S₁态振动基态寿命为(651 ± 10) ps,对应于S₁振动基态向三重态的系间窜越过程.邻二氯苯S₁的高振动激发9a₂18a₂对应两个衰减通道,其中寿命为(458 ± 12) fs的超快过程对应于由处于振动激发的S₁向高振动激发的基态(S₀)发生的内转换过程,而寿命为(90 ± 10) ps过程则对应由S₁态向三重态(T₁)的系间窜越过程,电离产生的光电子能谱中长寿命的谱峰可能与系间窜越过程有关. S₁态高振动态的旋轨耦合程度比低振动态的更强,导致系间窜越过程更快.     

Ultrafast Electron Transfer with Symmetrical Quasi-classical Dynamics based on Mapping Hamiltonian and Quantum Dynamics based on ML-MCTDH

Symmetrical quasi-classical (SQC) method based on mapping Hamiltonian is an efficient approach that is potentially useful to treat the nonadiabatic dynamics of very large systems. We try to evaluate the performance of this method in the ultrafast electron transfer processes involving a few of electronic states and a large number of vibrational modes. The multilayer multiconfigurational time-dependent Hartree (ML-MCTDH) method was used to get the accurate dynamical results for benchmark. Although the population dynamics in the longtime limit show differences in the ML-MCTDH and SQC calculations, the SQC method gives acceptable results.     

Channel-Resolved Ultrafast Dissociation Dynamics of NO2 Molecules Studied via Femtosecond Time-Resolved Ion Imaging

The ultrafast dissociation dynamics of NO₂ molecules was investigated by femtosecond laser pump-probe mass spectra and ion images. The results show that the kinetic energy release of NO⁺ ions has two components, 0.05 eV and 0.25 eV, and the possible dissociation channels have been assigned. The channel resolved transient measurement of NO⁺ provides a method to disentangle the contribution of ultrafast dissociation pathways, and the transient curvesof NO⁺ ions at different kinetic energy release are fitted by a biexponential function. The fast component with a decay time of 0.25 ps is generated from the evolution of Rydberg states. The slow component is generated from two competitive channels, one of the channel is absorbing one 400 nm photon to the excited state A²B2, which has a decay time of 30.0 ps, and the other slow channel is absorbing three 400 nm photons to valence type Rydberg states which have a decay time less than 7.2 ps. The channel and time resolved experiment present the potential of sorting out the complex ultrafast dissociation dynamics of molecules.