近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所光電材料動力學(xué)特區(qū)研究組研究員吳凱豐團隊通過合理構(gòu)建無機納米晶-多環(huán)芳烴分子模型體系的能級結(jié)構(gòu)，結(jié)合超快時間分辨光譜技術(shù)，揭示了電荷轉(zhuǎn)移態(tài)介導(dǎo)的三線態(tài)能量轉(zhuǎn)移（CT-mediated TET）模型，在無機/有機界面三線態(tài)能量轉(zhuǎn)移動力學(xué)研究方面取得新進展。
　　近年來，無機納米晶敏化有機分子三線態(tài)開始廣受關(guān)注，主要體現(xiàn)為：一、納米晶通過改變形貌、尺寸和成分可輕易實現(xiàn)寬光譜調(diào)諧，且較高的消光系數(shù)有利于實現(xiàn)高效捕光；二、納米晶極小（幾個meV）的明-暗態(tài)劈裂有助于減小敏化過程的能量損失。因此，上述敏化策略有望在光催化合成、光動力療法、能量上轉(zhuǎn)換和太陽能高效轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。吳凱豐團隊前期在無機納米晶到有機分子的三線態(tài)能量轉(zhuǎn)移動力學(xué)研究領(lǐng)域也取得了系列進展（J. Am. Chem. Soc. 2019；J. Am. Chem. Soc. 2019；J. Phys. Chem. Lett. 2019；J. Phys. Chem. Lett. 2019）。
　　然而，在以往的文獻報道中，關(guān)于納米晶到分子的三線態(tài)轉(zhuǎn)移機理存在很大的爭議。有報道顯示轉(zhuǎn)移過程為兩電子協(xié)同轉(zhuǎn)移的傳統(tǒng)Dexter機理，也有報道稱轉(zhuǎn)移過程有電荷分離態(tài)的介導(dǎo)，而同樣有報道將這樣的中間介導(dǎo)態(tài)歸因于納米晶的表面缺陷態(tài)。因此，澄清這些爭議以及建立一個統(tǒng)一的三線態(tài)轉(zhuǎn)移模型對這一研究領(lǐng)域具有重要意義。
　　吳凱豐研究團隊在前期工作基礎(chǔ)上，采用高效發(fā)光的強限域鈣鈦礦納米晶作為三線態(tài)施主，具有不同氧化還原電勢的多環(huán)芳烴分子作為三線態(tài)受主，構(gòu)建不同能級排布的模型體系。光譜動力學(xué)研究表明：如果納米晶到分子電荷轉(zhuǎn)移在能量上被允許，三線態(tài)轉(zhuǎn)移通過電荷轉(zhuǎn)移態(tài)介導(dǎo)實現(xiàn)；相反，如果電荷轉(zhuǎn)移在能量上被禁阻，光譜上觀測到的三線態(tài)轉(zhuǎn)移表現(xiàn)為直接的一步轉(zhuǎn)移。然而，通過分析轉(zhuǎn)移過程的耦合矩陣元，團隊認(rèn)為后者這種“直接的”轉(zhuǎn)移機制可能由高能量的電荷轉(zhuǎn)移虛態(tài)介導(dǎo)。綜上，研究團隊總結(jié)出電荷轉(zhuǎn)移態(tài)介導(dǎo)的三線態(tài)能量轉(zhuǎn)移統(tǒng)一模型。
　　上述物理描述與有機材料中的“直接”或電荷轉(zhuǎn)移介導(dǎo)的單線態(tài)裂分，以及“donor-bridge-acceptor”結(jié)構(gòu)中的“hopping”或“superexchange”電荷轉(zhuǎn)移具有相通之處，對于深入理解電荷和能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象具有重要指導(dǎo)意義。相關(guān)成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nat. Commun.）上。
　　上述工作得到國家重點研發(fā)計劃、中科院潔凈能源先導(dǎo)科技專項、國家自然科學(xué)基金、遼寧省興遼英才計劃等的資助。
　　大連化物所揭示無機/有機界面三線態(tài)能量轉(zhuǎn)移動力學(xué)機理