光合细菌Rhodopseudomonas palustris捕光天线LH2中类胡萝卜素分子间三重态能量传递的光谱学证据

紫色光合细菌Rhodopseudomonas (Rps.) palustris的外周捕光天线LH2含有多种类胡萝卜素分子(Car), 研究多种共存的Car的生理学功能具有重要意义. 文中采用纳秒时间分辨吸收光谱手段分别在生理学温度(室温)和低温(77 K)下研究了Car三重激发态(³Car^*)的动力学行为. 在用纳秒光脉冲选择性地激发Car后记录到其宽带、非对称的三重态吸收(T_n←T₁)光谱, 这一光谱特征是由含不同C = C共轭双键数目(N)的Car所致. 不同Car对T_n←T₁吸收谱的贡献在室温下严重交叠, 在低温下却可以清晰辨别. 在室温下T_n←T₁吸收峰的短波侧随探测光延时的增加而变窄, 历经约1 μs达到光谱平衡, 但在低温下同样的光谱动力学却并不显著. 上述光谱动力学变化被解释为不同Car间的激发态平衡过程. 对室温下的时间分辨光谱的全局分析(Global Analysis)分离出峰值波长在545和565 nm的两个主要光谱组分, 分别被指认为N = 11和13的Car的T_n←T₁吸收光谱. 短波长组分的寿命为0.72 μs(空气饱和样品)和1.36 μs(生物除氧样品), 而对应的长波长组分的寿命为2.12和3.75 μs. 这种N小的Car寿命短的反常行为表明不同共轭链长度的Car间可能存在着三重激发态能量传递, 由此推测Rps. palustris的LH2中单个α, β-亚基内存在两种不同共轭长度的Car.     

紫色光合细菌ThermochromatiumTepidum捕光天线复合物2的激发态动力学

Thermochromatium (Tch.) tepidum是一种中等嗜热的紫色光合细菌, 最佳生长温度为48-50 ℃; 其捕光天线复合物2 (LH2)含有非均一性脱辅基蛋白和类胡萝卜素(Car), 且高分辨率晶体结构未知. 我们通过超快光谱研究了分别采用去垢剂n-dodecyl-β-D-maltoside (DDM)和lauryldimethylamine oxide (LDAO)制备的LH2的激发态动力学, 观测到由细菌叶绿素(BChl)的Qy态介导的B800-to-B850单重态能量传递过程(时间尺度~1.2 ps, 用DDM制备的LH2), 以及由类胡萝卜素S2态介导的Car-to-Car和Car-to-BChl 单重态能量传递过程(~100 fs). 结果表明C=C共轭双键数目(NC=C)为11和12的两类Car共处于同一LH2复合物中; 相对于源自其它菌种、构成组分相对简单的LH2, Tch. tepidum的LH2中B800-B850的相对取向有较大差异. 本工作发现LH2中低含量类胡萝卜素组分anhydrorhodovibrin (NC=C=12)起着高效“能量陷阱”的作用, 可能是一种重要的光保护机制; 基于类胡萝卜素的超快谱带位移现象提出(OH-)spirilloxanthin(NC=C=13)距BChl分子可能比其它类胡萝卜素更近. 这些研究结果有助于进一步理解苛刻自然条件下生长的Tch. tepidum的捕光和光保护机制.     

刚性溶液中分子间能量传递的研究

本文应用了荧光光谱和时间分辨的荧光光谱技术研究了1,4-二苯乙烯基苯(给体)与吖啶黄(受体)在乙醇的刚性溶液中分子间能量传递的行为,探讨了分子的浓度、给体、受体分子间的实际距离 R、临界距离 R_0与能量传递效率 E_T、能量传递速率常数 K_T 之间的关系。     

ZnS：Mn,Tm材料中Mn中心高激发态与Tm中心间的能量传递及温度的影响

本文系统地研究了硫化锌材料中Mn中心高激发态与Tm中心的相互作用。证实了Mn中心高激发态与Tm中心间存在能量传递。还注意到温度对Mn中心与Tm中心间能量传递的影响。     

邻苯二甲酸铽配合物与铕离子间能量传递

本文应用红外光谱、紫外吸收光谱、稳态和时间分辨荧光光谱研究了邻苯二甲酸铽及邻甲基苯甲酸铽配合物的发光性能,配位体结构以及铕离子对配合物发光的猝灭方式,并探讨了溶剂、pH值对发光强度和寿命的影响。     

CO(υ)高振动激发态向C_2H_2的振动传能研究

用时间分辨窝里叶红外发射谱研究了高振动激发态CO向C2H2的传能，得到了CO（v＝1－3）各振动态布展及其随时间的变化,利用微分法解出弛豫微分方程组，获得CO（v=1-3）向C2H2的传能速率常数分别为：2．0±0．1，6.0±0．2和9．1±0.8（10-13cm3·molecule-1·s-1）．传能速率随着振动量子数的增加而迅速增加．CO的振动能应向C2H2的对称伸缩模v2近共振V－V传递．传能过程中还可能形成二聚体络合物，加速了CO（v）向C2H2的传能．用abinitio方法确定了CO...C2H2两种可能的直线构型．     

CO(υ)高振动激发态向C2H2的振动传能研究

用时间分辨富里叶红外发射谱研究了高振动激发态ＣＯ向Ｃ２Ｈ２的传能,得到了ＣＯ（ｖ＝１－３）各振动态布居及其随时间的变化。利用微分法解出弛豫微分方程组,获得ＣＯ（ｖ＝１－３）向Ｃ２Ｈ２的传能速率常数分别为：２．０±０．１,６．０±０．２和９．４±０．８（１０＾－１３ｃｍ＾３·ｍｏｌｅｃｕｌｅ＾－１·ｓ＾－１）。传能速率随着振动量子数的增加而迅速增加。ＣＯ的振动能应向Ｃ２Ｈ２的对称伸缩模ｖ２近共振Ｖ－     

紫菌外周捕光天线LH2中的超快能量弛豫

主要用飞秒抽运-探测技术观察了紫细菌Rb. sphaeroides 601外周捕光天线LH2中细菌叶绿素(BChl)之间的能量传递过程. 在783 nm的激光激发B800情况下, 在B800到B850的能量传递之前, 存在一个约0.35 ps的分子内能量重新分布过程; 通过调节激发波长, 清楚地观察到激发态BChl分子的动力学演变过程. 结果表明基态漂白和激发态吸收存在明显的竞争, 同时在818 nm处出现一个鞍点, 说明在B800的激发态和B850的上激子态存在快速、高效的能量传递; B850分子上激子态的激发能将通过内转换向次最低激发态快速弛豫, 并导致最低激发态布局和分子构象变化.     

多变鱼腥藻中藻红蓝蛋白内能量传递机制的研究

通过利用稳态光谱技术,光谱解叠技术和时间分辨荧光光谱技术对PEC单体内的能量传递过程进行详细研究.结果表明:在PEC单体内.α亚基上的PVB发色团可以将激发能传递给β亚基上的2个PCB发色团上;其能量传递时间常数分别为34.7和130ps;1.57us的组分归属为β亚基上PCB发色团终端发射;515ps的组分可初步指认为β亚基上两个PCB发色团间的能量传递时间常数.     

3-羟基对氧萘酮分子内激发态质子转移反应位能面和机理的研究

用MNDO和INDO-SCF-CI法研究了3-羟基对氧萘酮分子内激发态质子转移反应基态和激发态的位能面,求得相应能垒△E₁、△E₂和荧光移位,并对光化学反应机理进行了探讨.     

9—羟基苯并萘酮的结构和激发态质子转移过程

用INDO系列方法对9-羟基苯并萘酮的结构和激发态质子转移过程进行了理论研究,求得基态和激发态反应的位能面、势垒和过渡态,对反应机理进行了探讨。     

Ultrafast excitation relaxation in light-harvesting complex LH2 from <Emphasis Type="Italic">Rb. sphaeroides</Emphasis> 601

The energy relaxation and kinetic evolution of transient spectra of bacteriochlorophylls (BChls) in light-harvesting complex LH2 from Rb. sphaeroides 601 were investigated using femtosecond pump-probe technique. Upon 783 nm excitation, the energy at B800 BChls experiences an intramolecular redistribution with 0.35 ps time constant before transferring to B850 BChls. With tuning the excitation wavelength, the dynamical evolution of excited BChls was clearly observed, which indicates an obvious competition between the ground state bleaching and excited state absorption (ESA) of BChls involved and an isosbestic point near 818 nm, and also demonstrates that from the lower electronic excited state of B800 BChls to the higher excitonic state of B850 BChls is an efficient routine for energy transfer. The excitation energy in higher excitonic states of B850 BChls relaxes rapidly to the next lowest excitonic state by interconversion, delocalization to adjacent molecular, populating the lowest excitonic state and the change of molecular conformation.     

光捕获树枝形聚合物体系能量传递和电子转移研究进展

树枝形聚合物是一类围绕着中心核,外围链段和官能团呈指数增长的支化高分子.合成方法的发展使发色团可被精确地置于树枝形聚合物的核心、外围甚至支化节点处.树枝形聚合物的特殊结构使其作为模拟光捕获体系被广泛研究.光诱导电子转移和能量传递是光合作用中的重要过程,研究树枝形聚合物体系中的电子转移和能量传递对未来树枝形聚合物在光电器件中的应用有着重要意义.本文综述了近年来光捕获树枝形聚合物体系的研究进展,并重点介绍光捕获树枝形聚合物体系中的能量传递和电子转移过程研究.     

HCO基态($widetilde X$$^{2}$A')与激发态($widetilde A$$^{2}$A\")的全维势能面与吸收光谱

本文利用神经网络方法构建了HCO体系的基态($widetilde X$^2$A')与第一激发态($widetilde A$^2$A\")的高精度全维势能面. 利用含Davidson修正的内收缩MRCI-F12方法结合非常大的ACV5Z基组,共计算了4624个从头算点,且没有采取任何标度方案. 平衡构型、解离能、振动基频等与实验吻合很好. 与Ndengué等人的此前经标度得到的势能面相比,本文势能面计算的吸收光谱强度略大,峰值位置向更小的能量偏移了几十个波. 结果表明标度势能将会对动力学结果产生一些难以预测的影响. 然而,基于之前标度的势能面计算得到的共振能量比本文的结果更接近实验值,尽管如此,本文新发展的非标度高级别势能面仍有望为之后HCO体系的光解和碰撞动力学的实验和理论研究提供一些理论基础.     

Theoretical study on proton tautomerism of chryosphanol and its analogues in the ground and excited states

Proton tautomerism of 1,8-dihydroxy-3-methyl-anthraquinone and its analogues were studied using HF and CIS methods with 6-31g(d,p) basis set for the ground and singlet excited states. The calculations indicate that the compound exists two strong intramolecular hydrogen bonds (IHB), and shows similar characters in its proton transfer processes considering the geometries and Mulliken charge population. Calculation results further show that intramolecular proton transfer (IPT) is not favored in view of the energy trend for chryosphanol, which has two hydrogens of hydroxyl groups bond with a common oxygen of carbonyl group and exists two IHBs in the peri region. However, it exhibits normal intramolecular proton transfer for the derivatives of chryosphanol, which have only one pair of adjacent hydroxyl group and carbonyl group existing in the peri region. Hereby, it can be conjectured from a theoretical point of view that IPT is absent in the similar structure such as hypericin’s peri region. Calculation results on the photophysical process show that the isomerization process is competitive with the intersystem crossing process, which facilitates the increase of triplet state quantum efficiency and photosensitive activity.