超分子金属有机配合物的光化学和光物理

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1、维普资讯http://www.cqvip.com枷2超分子金属有机配合物的光化学和光物理李文连．．—一，—丁／＼，2C)牛(中科院长春物理所．长存市遣安大街1号。130021)』摘要本文评述了近年来新出现的光化学及光物理领域中竹超分子金属有机配合物的研究概况，从光化学分子器件原理．设计及功能人手．对它们各十体系的特性研究及应用前景傲了较为详尽的介绍。金属有机配合物(如镧系金届配台物、Ru、0s’等过渡金属配合物)的光化学及光物理过程的研究已有很长的历史，而具有超分子结构的配台物光化学及光物理性能的研究还只是近几年才开始的。大家知道，光化学是研究光与物质相互作用的

2、化学过程的科学，属物理、化学及生物学问的交叉学科，而要深入了解其本质，那就要对其光物理过程，如光能吸收，传递及辐射(发光)或无辐射过程进行系统地研究。而近年来出现的超分子光化学必将对其有更深入理解。为此先就超分子及光化学分子器件。进行论述．1超分子及光化学分子器件(PMD)超分子因应用领域不同而有不同的定义。尤如普通分子是由原子掏成的那佯．超分子是由排列适当的分子成份构成，但它又不同于大分子．超分子可以把构成的成份分子“子单元”孤立地分开，这样通过研究这种孤立的“子单元”或台适的化台物模型就可以把超分子特性表征出来。但是，超分子又不是它们子单元的简单组合，成份之

3、间要发生电子或能量传递及它们的台作过程，业已证明，超分子是研究光化学和光物理极为重要的体系，因而可以使人们有更多的机会弄清光和物质问的基本概况，开拓光诱导过程新的应用领域。用光化学分子器件能够进行光诱导，如产生局部的电能并通过一定距离由一个成份传给另一个成份．最后用于化学反应或再转换成光能一发光。能够进行这种光诱导功能的超分子结构被称之为光化学分子器件(Photochemicalmoleculardevices，简称PMD)。在光化学分子器件中，面向光的界面必须是一种可传递光的光敏剂(Pen)0‘，从分子水平上考虑，这种分子器件是分子成份的组装，组装起来的每个成

4、册完成一个或多个简单功能，而组装在一起的器件则完成更为复杂的功能。超分子结构应该具有刚性并且是一维的，这样可以提供直接的能量迁移，这就要求各个子成份应该以正确的激发态次序组装以产生对迁移过程的驱动力。为了发挥光化学分子器件的特殊功能，应该了解各个子成份在器件中的功能．表l给出了在光化学分子器件中各个基本成份的作用。当然，要想充分利用光化学分子器件．还要将其按比例放大几个数量级，使其由分一2O一维普资讯http://www.cqvip.com子尺寸扩大到宏观世界大小的尺寸，以便充分利用它的特殊功能并使每个成份起着自已的特殊的作用Ls]。表1光化学分子器件中基本成分

5、作用类型1吸收光(光接受器[A1]6电子接收器[Ae1]2发射光(光给体)[D1]7电子给体[Dell3非辐射毖量衰减(能量损失)[w]8光异构化[I]4能量接受器[Aen]9特琳成踺作用[HI5能量培体[Den]10特殊化学反应[G]2光化学分子器件的主要功能在超分子光化学和光物理研究中，对金届配合物超分子化学性能的深入理解及光物理过程的了解主要是通过光化学分子器件功能的了解，下面给以简要介绍。2．1电的能量产生和传输以金属有机配合物为基础的光化学分子器件，器件的光敏剂一般是芳香化合物有机配体，金属一般是能量收集器，^其中值得一提的是光能上转换即反斯托克斯发光

6、器件。图1—2给出了光化学分子器件工作原理示意图。图1是楼拟T＼R“光纤的分子光物理过程。图2是发光一浓集器的光物理过程示意图。2．2光诱导的电荷定向传输“要想实现这一点，光化学分子器件中成份之间要通过化学键或某种基团连接。图3示出这种功能的例子。这种光分子器件是把光转换成化学能或f也能。更详细的请看下一节。蹦l模拟“光奸光物理过程的超分子工怍原理．2．3光诱导的构象变化“’^：入射光fPenl光吸收的光敏剂IKen：传输利用光诱导引起的掏象变化实际上光的中继1}【1分fL-发光f△E，△E，光能传递是光化学分子器件的开关功能。在趟分程中的能量损失子中，把光敏刺

7、与易于光异构化的成份连接。能量给体在金届配台物中必须产生核重排。2·4在PMD中对分子成份的光化学及光物理特性的调控i-在超分子配合物中，根据实际需要，莅往要对分子激发态进行凋整。调整的办法是把这种成份组装到合适的分子结构中使其受到干扰、如引入新的能级，对躁成份能级进行干扰，抑制核取代，有关对原成份进行光化学和光物理性能调控的方式如图4所示。维普资讯http://www.cqvip.com3超分子金属配合物光化学及光物理研究中选择的典型例子3．1共价键连接的电子能量传递体系以能量传递这种光物理过程为基础的光化学超分子器件主要与下面这些因素有关；1光谱灵敏度2天线

8、效应3长距离光灵敏度。即