日前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授羅毅研究團(tuán)隊(duì)的張群教授課題組，在凝聚相分子體系“光學(xué)暗態(tài)”（自旋禁戒三線態(tài)）超快動(dòng)力學(xué)研究方面取得重要進(jìn)展。

　　如何有效探測(cè)自旋禁戒激發(fā)三線態(tài)（“光學(xué)暗態(tài)”）空間的動(dòng)力學(xué)演化，一直是光物理、光化學(xué)和光生物研究領(lǐng)域頗為關(guān)注的棘手難題。由于存在諸如內(nèi)轉(zhuǎn)換和分子內(nèi)振動(dòng)能量再分布等快速弛豫過(guò)程，抽提并刻畫(huà)發(fā)生于“光學(xué)暗態(tài)”空間的動(dòng)力學(xué)演化十分困難。為此，團(tuán)隊(duì)研究人員另辟蹊徑，利用高激發(fā)的“光學(xué)明態(tài)”（自旋允許單線態(tài)）到“光學(xué)暗態(tài)”（自旋禁戒三線態(tài)）的快速能量轉(zhuǎn)移（系間竄躍），采用一種反常規(guī)的“時(shí)序反轉(zhuǎn)飛秒泵浦–探測(cè)”技術(shù)，在模型分子體系（孔雀石綠分子）中實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)生在“光學(xué)暗態(tài)”空間“純凈的”超快動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程的實(shí)時(shí)跟蹤和刻畫(huà)。這項(xiàng)非線性光譜技術(shù)的發(fā)展，為分子發(fā)光學(xué)、光子學(xué)以及量子調(diào)控等相關(guān)研究打開(kāi)了一扇新窗。該研究成果發(fā)表在《物理化學(xué)·化學(xué)物理》[Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 13129–13136 (2015)]上，論文的第一作者為博士生葛晶，研究得到研究團(tuán)隊(duì)江俊教授課題組在光譜與動(dòng)力學(xué)模擬方面的大力支持。

　　研究人員循著這個(gè)研究思路，與中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所研究員王春儒課題組合作開(kāi)展了針對(duì)金屬內(nèi)嵌富勒烯分子的超快動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究。通過(guò)選取一類典型的金屬內(nèi)嵌富勒烯分子Sc2C2@C82，采用飛秒時(shí)間分辨的超快光譜測(cè)量技術(shù)，系統(tǒng)考察了三種不同碳籠對(duì)稱性（Cs、C2v、C3v）以及相同碳籠對(duì)稱性而籠外修飾分子基團(tuán)電子特性不同（電子給/受體）等情形下的可見(jiàn)光激發(fā)電子動(dòng)力學(xué)行為。結(jié)合第一性原理計(jì)算，首次發(fā)現(xiàn)了該分子體系中三線態(tài)通道的開(kāi)啟與富勒烯碳籠對(duì)稱性以及籠外修飾分子基團(tuán)電子特性之間的高度關(guān)聯(lián)性，進(jìn)而揭示出“光學(xué)暗態(tài)”在操控其光激發(fā)電子動(dòng)力學(xué)演化中的決定性作用。這些研究發(fā)現(xiàn)，為基于金屬內(nèi)嵌富勒烯分子體系、面向太陽(yáng)能可見(jiàn)光利用的光電轉(zhuǎn)換方面的研發(fā)工作提供了具有普適意義的機(jī)理層面新思路。該研究成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上[J. Am. Chem. Soc. 137, 8769–8774 (2015)]。論文的共同第一作者為博士生吳波、胡嘉華和博士后崔鵬。

　　上述工作得到了科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委以及中科院的項(xiàng)目資助。