捕光天线和反应中心的超快光物理研究

文章主要介绍了紫细菌Rhodobacter sphaeroide光合作用原初过程中的两种重要的功能体——捕光天线和反应中心的超快光物理研究，利用飞秒抽运一探测和飞秒瞬态吸收探测技术已经对捕光天线内两种色素（B80 HD和B850）内部或之间的能量传递过程作了广泛的研究和测试，其能量传递过程发生在几百飞秒至几个皮秒时域；而在反应中心中，在几种色素间的电荷分离以及电子传递过程也仅为皮秒量级。     

高等植物外周捕光天线LHCⅡ中的超快光动力学过程

利用飞秒抽运探测技术及时间分辨荧光(TRPL)等光谱技术对高等植物LHCⅡ中的超快光动力学过程进行了研究。在其时间分辨荧光光谱中表现出了明显的各向异性特性。实验上观察了LHCⅡ中色素间的能量传递过程,由飞秒动力学发现,单体内Chlb到邻近的Chla之间的能量传递在200～300fs的时间尺度,Chla激子带间的能量弛豫发生在几百飞秒,不同单体Chla分子间能量分布过程在几个皮秒。而时间分辨荧光和飞秒动力学过程中上百皮秒的慢过程归属于不同聚集体间的能量平衡过程或分子构象变化。     

紫细菌Rb. Sphaeroides 601外周捕光天线(LH2) B800吸收带的超快动力学研究

利用从紫细菌Rb.sphaeroides 601 所提取出的外周捕光天线LH2以及其不同pH值酸化样品(部分和全部去除B800分子LH2)并采用不同波长下的飞秒单色抽运探测技术详细研究了LH2中B800吸收带内的激发态动力学过程.通过对野生型与部分/完全去B800分子LH2的比较研究,分析了B800吸收带激发后所表现出的丰富变化的动力学过程,研究结果表明激发B800带的动力学过程中包含着B850上激子带的直接激发而产生的对激发态动力学的贡献.     

紫细菌Rb.Sphaeroides 601外周捕光天线(LH2) B800吸收带的超快动力学研究

利用从紫细菌Rb.sphaeroides 601 所提取出的外周捕光天线LH2以及其不同pH值酸化样品(部分和全部去除B800分子LH2)并采用不同波长下的飞秒单色抽运探测技术详细研究了LH2中B800吸收带内的激发态动力学过程.通过对野生型与部分/完全去B800分子LH2的比较研究，分析了B800吸收带激发后所表现出的丰富变化的动力学过程，研究结果表明激发B800带的动力学过程中包含着B850上激子带的直接激发而产生的对激发态动力学的贡献. 关键词： 紫细菌外周捕光天线LH2 部分和全部去除B800分子LH2 激发态动力学的演变 飞秒抽运探测     

假根羽藻外周天线三聚体超快荧光动力学研究

通过对稳态、瞬态吸收谱以及瞬态荧光发射谱的测量分析得出：在三聚体内存在以下六个特征叶绿素分子Chl b628、Chl b646、Chl b654,657652、Chl a666664、Chl a677,680674、Chl a683682(下标为吸收峰,上标为发射峰).在波长为655 nm、666 nm、680 nm、683 nm时分别采用时间相干单光子技术(TCSPC)记录其荧光动力学谱.根据荧光产生的物理学机制,对这些荧光动力学谱的分析采用的是分子同时接受能量与耗散能量的指数模型,得出在离体的外周天线三聚体内,Chl b654,657652、Chl a666664、Chl a677,680674和Chla683682分子在接受Chlb628分子的传能时,大部分经过了Chlb646分子,传能时间发生在97~157ps的时间间隔内,可见Chlb646分子在外周天线三聚体中是连接Chlb和Chla传能的主要分子;Chl b654,657652…→Chl a666664…→Chl a677,680674…→Chl a683682分子依次传能的时间在10 ps左右,这种传递过程可归结为是处于激发态分子首先经过内转换后再将能量以Frster共振机制的形式传给了其它分子;大量小于1 ps 的传能过程是叶绿素分子之间以激子共振的方式进行直接传能;Chl b654,657652、Chl a666664、Chl a677,680674和Chl a683682分子以时间常量分别为1.44 ns, 1.43 ns, 636 ps, 713 ps发射荧光回到基态.     

人工模拟捕光天线分子中超快能量转移的瞬态荧光测量

利用飞秒时间分辨瞬态荧光光谱仪测量苝四甲酰二亚胺三聚体内的超快荧光淬灭过程. 观察到因能量转移而导致的单体荧光的快速衰减,这一过程的时间常数约为0.82 ps.     

光系统ⅡChl分子能量传递超快光谱动力学

利用ICCD飞秒扫描成象和飞秒时间分辨光谱装置实验研究了高等植物捕光天线LHCⅡ三聚体和PSⅡ颗粒复合物的超快光谱动力学,经过吸收光谱和发射光谱分析,确定在LHCⅡ三聚体中至少存在7种Chl分子光谱特性,分别是Chlb_653/656^658.7、Chla_662.0^665.2、Chla/b_670/671^677.1、Chla_675.0^677.1、Chla_680/681^682.9、Chla_685.0^689.1和Chla_695.0^695.6.采用光强1013光子/cm²/脉冲激励浓度为30μg/mL的捕光天线LHCⅡ三聚体,在650nm到705nm谱段逐点探测分析处理,产生了2组短寿命组分210fs、520fs和5.2ps、36.7ps及2个长寿命组分1.8ns、2ns.最快的3个寿命210fs、520fs和5.2ps反映了三聚体Chlb分子向Chla分子的激发能传递过程;寿命36.7ps反映了Chla分子向相邻单体Chla分子的激发能传递过程;最长的2个寿命1.8ns和2ns是在三聚体中Chla分子通过中间体Chla分子辐射荧光,分别跃迁回基态的过程.获得的6个寿命组分有把激发能传递时间与Chla/b分子发射光谱相结合的特点.经拟合处理解析PSⅡ颗粒复合物光谱,得到3个组分谱,其峰值分别为686.8nm、692.2nm和694.9nm,与LHCⅡ比较分析,说明天然构型的PSⅡ有很强的吸收光能和有效传递光能的本领.     

光系统ⅡChl分子能量传递超快光谱动力学

利用ICCD飞秒扫描成象和飞秒时间分辨光谱装置实验研究了高等植物捕光天线LHCⅡ三聚体和PSⅡ颗粒复合物的超快光谱动力学,经过吸收光谱和发射光谱分析,确定在LHCⅡ三聚体中至少存在7种Chl分子光谱特性,分别是Chlb658.7653/656、Chla665.2662.0、Chla/b671.1670/671、Chla677.1675.0、Chla682.9680/681、Chla689.1685.0和Chla695.6695.0.采用光强1013光子/cm2/脉冲激励浓度为30μg/mL的捕光天线LHCⅡ三聚体,在650nm到705nm谱段逐点探测分析处理,产生了2组短寿命组分210fs、520fs和5.2ps、36.7ps及2个长寿命组分1.8ns、2ns.最快的3个寿命210fs、520fs和5.2ps反映了三聚体Chlb分子向Chla分子的激发能传递过程;寿命36.7ps反映了Chla分子向相邻单体Chla分子的激发能传递过程;最长的2个寿命1.8ns和2ns是在三聚体中Chla分子通过中间体Chla分子辐射荧光,分别跃迁回基态的过程.获得的6个寿命组分有把激发能传递时间与Chla/b分子发射光谱相结合的特点.经拟合处理解析PSⅡ颗粒复合物光谱,得到3个组分谱,其峰值分别为686.8nm、692.2nm和694.9nm,与LHCⅡ比较分析,说明天然构型的PSⅡ有很强的吸收光能和有效传递光能的本领.     

捕光天线和反应中心的超快光物理研究

文章主要介绍了紫细菌Rhodobacter sphaeroide光合作用原初过程中的两种重要的功能体——捕光天线和反应中心的超快光物理研究, 利用飞秒抽运-探测和飞秒瞬态吸收探测技术已经对捕光天线内两种色素（B800和B850）内部或之间的能量传递过程作了广泛的研究和测试, 其能量传递过程发生在几百飞秒至几个皮秒时域; 而在反应中心中,在几种色素间的电荷分离以及电子传递过程也仅为皮秒量级.     

超快光声光谱技术的进展和前景

回顾了超快光声光谱学的发展过程并介绍了各种测量手段，论述了文章作者建立的飞秒时间分辨的光声光谱系统的工作原理及实验结果，并展望了超快光声光谱学的未来发展方向和应用前景。     

Energy Transfer in the Light-Harvesting Complexes of Purple Bacteria

In this paper, we use a nonlinear decohering quantum model to study the initial step of photosynthesis which is an ultrafast transfer process of absorption the sunlight by light-harvesting complexes and electronic excitation transfer to the reaction center (RC). In this decohering model, the Hamiltonian of the system commutes with the systemenvironment interaction. We take B850 ring of light-harvesting complex Ⅱ (LH-Ⅱ) in purple bacteria as an example to calculate the efficiency of the energy transfer as a function of time. We find that the environmental noise can make the LH-Ⅱ have stable energy transfer efficiency over a long time. This is to say that the environmental noise which is the decohering source has advantage of the energy transfer in the process of photosynthesis.     

一种新型稀土配合物Tb(m-benzoicacid)3的发光特性的研究

研究了一种新型稀土配合物发光材料 ,对苯甲酸铽Tb(m benzoicacid) 3 的发光特性。以这种材料为掺杂剂 ,聚乙烯咔唑 (PVK)为基质材料制备了薄膜器件。通过对光谱的研究 ,发现在掺杂体系中 ,PVK与Tb(m benzoicacid) 3 之间存在有效的能量传递 ,能量传递效率与铽配合物的掺杂浓度有关 ,随着Tb配合物的掺杂浓度的增加 ,Tb的特征发光在掺杂体系中所占比重也相应增加 ,而PVK的发光相对明显减弱 ,当Tb(m benzoicacid) 3 :PVK的质量比高于 2 0 %时 ,整个体系的发光变为以Tb的发光为主 ,而PVK的发光基本猝灭了。以PVK :Tb(m benzoicacid) 3 掺杂体系为发光层 ,八羟基喹啉铝 (Alq)为电子传输层 ,制备了双层电致发光器件 ,器件的结构为ITO/PVK :Tb(m benzoicacid) 3 /Alq/LiF/Al,该器件的电致发光为三价铽离子的特征发光 ,在 2 1V的电压下 ,亮度可达 311nt。     

苯甲酰水杨酸铽的合成与发光特性研究

合成了一类以苯甲酰水杨酸(Benzoyl Salicylic Acid,BSA)为配体的稀土铽配合物,将导电高分子材料PVK引入到配合物中,制成了结构为ITO／PVK：Tb(BSA)4／LiF／Al的电致发光器件。并对该配合物的吸收特性及电致发光和光致发光性能进行了研究,实验数据表明,在PVK与Tb(BSA)4之间存在着能量传递,在电致发光中,PVK的发光完全被抑制,这与光致发光的表现不同,这是由于两种发光(光致和电致)机理不同造成的。章同时比较了几种不同PVK掺杂浓度对于器件性能的影响。     

Photophysical and Analyte Sensing Properties of Cyclometalated Ir(III) Complexes

The synthesis of some heteroleptic, cyclometalated iridium(III) complexes is described. The utility of these [Ir(ppy)₂(N-N)]Cl (ppy = 2-phenylpyridine and N-N = substituted bipyridine, biquinoline, or phenanthroline) complexes as luminescence-based sensors is assessed. The emission intensity of an Ir(III) complex featuring the 3,3′-H_ndcbpy ligand (H_ndcbpy = dicarboxylic acid-2,2′-bipyridine; n = 0,1,2 to indicate deprotonated, mono- and diprotonated species, respectively) is seen to increase in the presence of Pb(II). Insight into the structure and analyte-sensing capability is achieved by X-ray crystallography in conjunction with computational modeling. Complexes incorporating carboxylic acid-functionalized bipyridine and biquinoline as the polypyridyl ligand show pH sensitivity while similar phenanthroline complexes do not.     

紫细菌B800缺失LH2能量传递模型的构建及性质

构建B800缺失LH2对于阐明光合作用中光能传递的分子机制与捕光复合体组装机制具有重要意义。采用吸收光谱、荧光光谱、分子筛层析、超滤和SDS-PAGE等方法研究了紫细菌两个典型种外周捕光复合体 (LH2) 约800 nm特征光谱 (B800) 细菌叶绿素 (BChl) 缺失能量传递模型的构建方法及性质。结果表明：在pH 8.0 Tris-HCl(10 mmol·L-1) 缓冲液中,0.08% SDS能够使来自Rhodobacter azotoformans的LH2 B800 BChl特异性解离,解离体系中加入10%(φ) 甲醇,通过超滤脱除游离BChl,构建了B800缺失LH2,但该缺失模型不够稳定。在pH 1.9缓冲液中,来自Rhodopseudomonas palustris的LH2 B800 BChl能够特异性解离,通过层析得到两个组分。一个组分的B800 BChl不能通过层析脱除,能够重新自组装成LH2。另一个组分为B800缺失LH2,该缺失模型稳定。两种LH2均存在2类以上B800 BChl结合位点,并得到了两类Rhodopseudomonas palustris B800 BChl解离的LH2,但未发现类似紫色硫细菌中的B800吸收光谱劈裂现象。B800缺失LH2均未呈现约800 nm特征荧光光谱。采用两种方法构建了两个物种B800缺失LH2能量传递模型。利用BChl与缺失B800 LH2结合能力不同的特性,将Rhodopseudomonas palustris中的LH2分成两个类型,实现了异质性亚基LH2的分离。     

Spectroscopic Study on the Photophysical Properties of Lanthanide Complexes with Long Chain Mono-Docosyl Phthalate

Ortho phthalic anhydride was modified with long chain alcohol (1-docosanol) to its corresponding monodocosyl phthalate (22-Phth). Subsequently, three novel lanthanide (Eu³⁺, Tb³⁺, and Dy³⁺) complexes with the long chain monodocosyl phthalate were synthesized and characterized by elemental analysis and Infrared spectra. The photophysical properties of these complexes were studied in detail with ultraviolet-visible absorption spectra, low temperature phosphorescence spectra and fluorescent spectra. The triplet state energy of 22-Phth was determined to be around 25,000 cm⁻¹ from the maximum phosphorescent peak at 400 nm, suggesting 22-Phth is suitable for the sensitization of the luminescence of Eu³⁺, Tb³⁺, and Dy³⁺. The fluorescence excitation and emission spectra for these lanthanide complexes of the three ligands take agreement with the above predict from energy match principle.     

飞秒激光脉冲作用下氧化镁的烧蚀及其超快动力学过程

研究了双面抛光氧化镁单晶（111）表面800 nm飞秒激光单脉冲烧蚀阈值和激光脉宽的依赖关系.利用泵浦-探针技术,测量不同能量和脉宽作用下飞秒激光烧蚀的时间分辨反射率的演化.通过扫描电镜观察其烧蚀形貌,发现大量的沿氧化镁［100］晶向开裂的裂纹.讨论了表面裂纹的形成机理,并解释了飞秒激光烧蚀氧化镁的超快动力学过程.     

通过改变原子电负性调控异硫氰酸苯并恶唑荧光染料的激发态分子内质子转移过程和光物理性质

激发态分子内质子转移因其独特的光学性质而受到研究人员的青睐. 然而,关于改变原子电负性对激发态分子内质子转移过程和光物理性质影响的系统研究相对较少. 本文通过理论方法选择了一系列苯并噁唑异硫氰酸酯荧光染料(2-HOB、2-HSB 和2-HSeB),并通过改变氧族原子的电负性,系统地研究了激发态分子内质子转移过程和光物理性质. 计算的键角、键长、能隙和红外光谱分析表明,3个分子的分子内氢键强度依次为2-HOB<2-HSB<2-HSeB. 相应地,势能曲线的能垒大小为2-HOB>2-HSB>2-HSeB. 此外,计算的电子光谱表明,随着原子电负性的降低,发射光谱发生红移. 本工作将为基于激发态分子内质子转移性质的新型染料的合成和应用提供一定的理论指导.     

Photophysical Properties of New Terbium (III) Organophosphonates

This paper reports on the synthesis, characterization and photophysical properties of the Tb³⁺ organophosphonates, TbH(O₃PR)₂, methylphosphonate (R=CH₃), ethylphosphonate (R=C₂H₅), propylphosphonate (R=C₃H₇), and phenylphosphonate (R=C₆H₅). The layered Tb³⁺ organophosphonates were characterized by X-ray diffraction, IR spectroscopy, TG and elemental analysis. The interlayer distances of the Tb³⁺ organophosphonates evaluated by the X-ray diffractogram were 9.50 Å for TbH(O₃PCH₃)₂, 12.18 Å for TbH(O₃PC₂H₅)₂, 14.84 Å for TbH(O₃PC₃H₇)₂ and 15.20 Å for TbH(O₃PC₆H₅)₂. The Tb³⁺ luminescence data revealed highly green emissive materials when they were excited at 368 nm, where the characteristic ⁵D₄ → ⁷F _J (J=6, 5, 4 and 3) transitions of Tb³⁺ were observed at 488, 543, 585 and 619 nm, respectively. The lifetime of the Tb^{3+ 5}D₄ → ⁷F₅ transition (λ_exc=368 nm and λ_em=543 nm) for the Tb³⁺ organophosphonates was evaluated from the decay curves, which values were of 2.88, 2.22, 2.14 and 2.59 ms, respectively for TbH(O₃PCH₃)₂, TbH(O₃PC₂H₅)₂, TbH(O₃PC₃H₇)₂ and TbH(O₃PC₆H₅)₂. TG analysis revealed that these materials are thermally highly stable, with no water molecule in their composition, which makes them potential luminophores.