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在光化学的世界里,有一个长期困扰科学家们的谜题——为什么红色发光的分子往往难以像蓝色或绿色发光的分子那样明亮?这背后,其实与“能隙律”息息相关。自上世纪70年代,Englman和Jortner提出的能隙律指出,当分子从激发态回到基态时,如果两者之间的能量差越小(也就是颜色越往红色方向移动),分子释放能量的速度就越快,但大多以非辐射形式(不发光)散失,导致发光效率大大降低。 然而,华南理工大学的解增旗教授团队最近带来了一项令人振奋的突破!他们创造了一种独特的“风车形三嗪分子”(简称TBN),这种分子本身发光不强,但当给它穿上“外衣”——推电子基团(比如Ph-TBN、Th-TBN)后,不仅颜色变得更加红移,而且竟然亮了起来,违背了传统的能隙律!
为了揭开这一神秘面纱,解教授团队携手国际顶尖科学家,包括西班牙马德里高等研究院的Johannes Gierschner教授、法国图卢兹第三大学的Martial Boggio-Pasqua教授,以及德国的Frank Würthner教授,共同运用尖端的光谱技术和复杂的理论计算,发现了TBN分子的奥秘:在受到激发后,它会迅速启动一个光化学“关环反应”,就像一场快速变戏法,让能量在几乎不可见的瞬间(仅约十亿分之几秒)找到了新的出路——不是以光的形式,而是通过分子内部的振动转化为热量。更令人惊奇的是,随着发光颜色红移(能隙减小),这种关环反应的门槛反而变高了,这意味着分子更倾向于通过发光来释放能量,从而实现了发光效率的显著提升。 这一发现不仅挑战了我们对分子发光机制的传统理解,更为设计新型荧光材料开辟了全新的道路。此外,这项研究还意味着,我们可以利用这种特殊的机制,在极短时间内将巨大的能量(相当于2.5到3电子伏特)转化为热量,这对于未来实现精准控制局部温度(定点热操控)具有重要意义。 论文信息 Fluorescence Modulation through the Inverted Energy Gap Law in Triply N−B←N-Containing Windmill-Shaped Triazines Dr. Yi Feng, Liangxuan Wang, Dr. Hongcheng Gao, Dr. Jiadong Zhou, Dr. Matthias Stolte, Honglin Qiu, Prof. Dr. Linlin Liu, Victor Adebayo, Prof. Dr. Martial Boggio-Pasqua, Prof. Dr. Frank Würthner, Dr. Johannes Gierschner, Prof. Dr Zengqi Xie Angewandte Chemie International Edition

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