酞菁和卟啉分子的超快内转换和振动弛豫

用微扰密度矩阵和瞬态线性极化率理论,模拟了四特丁基酞菁（BuPc）和四苯基卟啉（TPP）分子的飞秒荧光亏蚀谱．初步定量地确定了它们的Huang-Rhys因子．振动弛豫和电子激发态溶剂化的速率常数．飞秒荧光亏蚀谱在零延时附近的尖峰．归结为S2→S1的内转换所造成的后果．通过对光谱的模拟,比较可靠地确定了内转换速率常数。     

基于超快多维振动光谱技术解析分子体系的三维空间构型

超快多维振动光谱技术目前已经被广泛应用到各种凝聚态分子体系中分子的结构以及快速变化动力学过程的测量之中,并有望成为新一代解析分子体系微观结构及超快行为的常规手段。本文从两个主线出发,介绍如何利用超快多维振动光谱技术解析分子体系的三维空间构型。一方面通过测量分子内各个振动模式跃迁偶极矩间的夹角来获得分子体系内不同基团的相对空间取向,并最终确定分子的空间构型。另一方面,通过详细解析分子间振动能量转移的机理,进而将实验中测得的振动能量转移速率转化为分子之间的距离信息。     

凝聚相中振动能量弛豫的理论研究

凝聚相中的振动能量弛豫是化学、物理学和生物学中一个非常重要的动力学过程.近年来, 许多实验和理论方法业已建立并用来探索它的微观机理.本文简要介绍一些常用理论方法及其应用,并对将来的发展方向作一展望.     

分子角动量定向布居的制备探测和它的碰撞弛豫

利用受激Raman泵浦,使线性分子C2H2选择性地制备振动态角动量定向布居参数A0(1)达到0.7～0.8。并测定了角动量定向布居碰撞诱导的弛豫速率常数。采用园偏振的紫外激光诱导荧光方法,可表征分子角动量定向布居的制备和它的碰撞弛豫过程。     

铁表面的振动弛豫

本文用低能电子衍射动力学理论的能带近似法,分别对Fe{001}表面的(00),(01),(11),(10),(10)和(20)束;Fe{110}表面的(10),(11),(11)和(20)束和Fe{111}表面的(00),(10),(10)和(11)束,通过理论计算与观测值的比较。发现Fe{001}和Fe{111}表面都存在振动弛豫。而Fe{110}表面无此现象。     

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).     

超分子体系中的分子识别研究37.几种磷酰基修饰β-环糊精对染料分子的识别

通过乙氧基-N,N-乙基磷酰氯与β-环糊精直接反应合成了单-[6-O-(二乙氨基-乙氧基)-磷酰基-β-环糊精(3)采用荧光光谱和紫外光谱滴定法测定了化合物(3)与结构相关的两种磷酰基修饰β-环糊精单-[6-O-(二苯氧基)-磷酰基]-β-环糊精(1),单-[6-O-(乙氧基羟基)-磷酰基]-β-环糊精(2),与一系列染料分子在磷酸缓冲溶液(pH7.20,0.1 mol·     

飞秒荧光亏蚀光谱技术研究液相体系取向弛豫

溶液中分子的快速弛豫过程直接反映了溶液中溶质和周围溶剂分子间的相互作用[1-3]．在液相体系中分子取向通常是随机分布的．当溶质分子被线偏振光激发至激发态时,其分子取向将由原来各向同性的球形分布瞬间变成各向异性的椭球分布．由于溶质分子周围大量溶剂分子的存在,通过二者之间相互作用,激发态溶质分子在一定方向上的取向优势将很快弛豫掉．这种溶液中的取向弛豫过程通常是几个到几百皮秒[1-3]．     

I2分子B(ν′=43)能级在超音速射流中振动弛豫速率的定量测量

利用改变观察场位置的方法, 用LIF法定量测量了超音速射流中I_2B(υ’=43)能极的振动弛豫速率. 首次获得了Ar, N_2和CO等分子的驰豫截面. 结果表明, 低温射流中振动弛豫速率呈负温度关系, 对载气He和H_2, 主要弛豫过程是△υ=-1通道, 但对Ar, N_2和CO等载气, 多振动量子传输很显著, 特别是对双原子分子, 最可几弛豫通道不再是△υ=-1过程. 这违反了能隙定律.这种现象可用亚稳态络合物的形成来解释。     

菌紫质中视黄醛超快异构化反应的动态光谱分析

利用飞秒时间分辨吸收光谱方法研究了菌紫质(BR)光循环中视黄醛超快异构化反应过程. 发展了结合全局拟合的奇异值分解(SVD)分析方法, 建立了超快异构化反应动力学模型, 解析了几个重要的中间态I460, J625和K590的物种相关差异光谱(SADS)和布居动力学, 确定了光致异构化反应过程. 同时明确了700 nm附近存在的受激荧光来自于弗兰克-康登跃迁态(H中间态)的贡献, 其衰减寿命为0.04 ps. 这些结果对深入认识H态在超快异构化反应过程中的作用具有参考价值.     

乙酰乙酸乙酯在重水和环己烷中的C=O和C=C伸缩振动模式的振动衰减动力学

作为典型的β-二羰基化合物和α,β-烯酮类化合物, 乙酰乙酸乙酯在溶液中以多结构存在. 在本文中, 我们利用飞秒中红外泵浦探测光谱技术, 研究了该化合物在重水和环己烷溶液中不同互变异构体的出现在波长6 μm(频率范围1600～1800 cm^-1)区域的C=O和C=C伸缩振动的振动动力学; 并结合稳态红外实验和量子化学计算, 分析了这些吸收峰的线型特征. 结果表明: 在重水中, 乙酰乙酸乙酯以酮式存在; 而在环己烷中以烯醇式和两种酮式共存. 分析稳态红外光谱可以看到, 烯醇式结构刚性, 其红外光谱线型主要表现为均匀增宽; 而酮式的线型则兼具均匀增宽和非均匀增宽. 而且, 即使在同一种溶剂中, 酮式和烯醇式的表观红外光谱线型也有不同. 通过泵浦探测实验获得了C=O和C=C伸缩振动衰减动力学和各向异性动力学. 重水中酮式的C=O的振动能量弛豫过程比其在环己烷中要快, 这可归因于乙酰乙酸乙酯与溶剂发生的分子间氢键作用. 此外, 烯醇式的C=O伸缩振动和一些振动模式(如COH面内弯曲)之间存在费米共振, 直接影响其快速衰减过程, 这也是造成其振动衰减动力学不同于酮式的原因. 各向异性动力学过程表明, 乙酰乙酸乙酯在重水中的转动速度比其在环己烷中要慢一些, 与它们不同的溶剂化情况有关. 此外, 各向异性动力学过程表现出量子拍频现象, 在酮式中尤为明显, 意味着相关振动模式存在相干激发.     

O3势能面和振动激发态的理论研究

由于O3在大气化学中的重要作用，近年来针对它的实验和理论研究皆较活跃．尽管对O3的高振动激发态已进行过广泛的研究［“］，得到过多种由实验光谱定出的势能面［‘，’］或由从头算得到的势能函数【‘］，但由于近年来又增加了一些新的高精度的振转光谱实验数据k，’」，而以     

超快速反应荧光亏蚀谱微观动力学理论

用超短脉冲激发动力学光谱理论在两电子体系下模拟了飞秒时间分辨的荧光亏蚀谱, 再现了实验中所得荧光亏蚀谱的双指数衰减和凹陷两种现象, 这两种现象分别是由于探测脉冲使电子激发态上振动基态和较高振动态的分子受激发射而产生的.     

RDX分子内振动能量重分配的动力学研究

基于从头算分子动力学(Born-oppenheimer molecular dynamics, BOMD)模拟, 构建了环硝胺六氢-1,3,5-三硝基-1,3,5-三嗪(RDX)单分子不同振动模式之间的耦合矩阵, 并计算了在不同加载能量下从低频振动模式到高频振动模式的最优能量传输路径. 结果表明, RDX单分子中—NNO₂基团更有利于能量局域化, 振动模式v₃和v₄在从低频振动模式到高频振动模式的能量传输过程中扮演着重要角色. 通过对v₃和v₄两个振动模式的进一步分析发现, 加载能量的不同会导致RDX单分子能量传输路径的不同. 当加载能量较低时, RDX单分子倾向于从低频振动模式到中频振动模式再到高频振动模式的能量传输路径; 当加载能量较高时, 能量更倾向于从低频振动模式直接传输到高频振动模式上. 揭示了RDX分子内振动耦合能量转移的微观机制, 为进一步探索RDX将“机械能”转化为“化学能”的微观过程提供了理论基础.     

Ultrafast Heme Dynamics of Ferric Cytochrome c in Different Environments: Electronic,Vibrational, and Conformational Relaxation

The excited‐state dynamics of ferric cytochrome c (Cyt c), an important electron‐transfer heme protein, in acidic to alkaline medium and in its unfolded form are investigated by using femtosecond pump–probe spectroscopy, exciting the heme and Tryptophan (Trp) to understand the electronic, vibrational, and conformational relaxation of the heme. At 390 nm excitation, the electronic relaxation of heme is found to be ≈150 fs at different pH values, increasing to 480 fs in the unfolded form. Multistep vibrational relaxation dynamics of the heme, including fast and slow processes, are observed at pH 7. However, in the unfolded form and at pH 2 and 11, fast phases of vibrational relaxation dominate, revealing the energy dissipation occurring through the covalent bond interaction between the heme and the nearest amino acids. A significant shortening of the excited‐state lifetime of Trp is observed at various pH values at 280 nm excitation due to resonance energy transfer to the heme. The longer time constant (25 ps) observed in the unfolded form is attributed to a complete global conformational relaxation of Cyt c.