超分子激发态性质的调节和控制

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1、超分子激发态性质的调节和控制摘要：本片文章主要介绍超分子对激发态衰变过程的控制和调节，其中介绍了三种途径以实现：猝灭式；调节式以及受阻式。以及控制和调节的方法方式，光谱水平扰动，新能级的引入，通过对核运动的抑制来实现调节和控制，最后介绍界面超分子组装体系性能调节的特点。关键词：控制，调节，猝灭，环糊精，。引言：无论在基础理论研究中还是在实际应用中，对于化合物分子激发态性质的调节和控制总是受到人们的密切关注，并引起广泛兴趣。对于超分子化合物，这是相关的。作为一种功能性化合物，必然要求它在性能上能充分满足实际应用中可能出现的

2、多方面和多层次的问题，因此如何通过对化合物的结构和组成的修饰及合理安排，以及达到对性质的控制和调节是化学家们多年来一直想关注的问题，对于超分子化合物特别是超分子光化学中激发态性能的调节和控制近几年来受到格外的关注。这显然是和近几年来无论在基础研究或是实际应用研究中超分子化学及其光化学研究所提出的种种迫切问题相关，当然也和人们对于这一问题的认识的不断加深化有着密切关系。事实上，有关对分子激发态行为的控制和调节，很早以前，人们已在研究合成具有光致发光能力的化合物时就开始了。在认识到发光是由于激发态的辐射衰变所引，以及认识到激

3、发态的衰变过程中存在着多种不同的途径和相互竞争，因此对于研究发光化合物的科学工作者来说，就要考虑如何促进和强化激发态的辐射和衰变过程，和抑制其他非辐射的途径来提高辐射的量子产率。实际上，人们已在合成和获得一个具有高荧光量子产率的的发光分子问题上注意控制和调节分子激发态的行为了。有关这一方面的问题，人们常称之为“分子设计或分子工程”表明了人类已具备了如同设计和完成一个大厦工程建设那样。来设计和构筑一个分子化合物，以满足实际工作的需要。上面的讨论还表明，要很好地实现对分子激发态的控制和调节，必须要对激发态的化学和物理行为，以

4、及这些行为和分子结构之间的关系，包括其中的细节，有相当程度地了解，才能恰当的提出确切和中肯的建议，来实现优化调节和控制从而达到我们期望的目标。对化合物分子激发态的控制好调节中还存在着程度上的不同要求。这如同在调节中存在着粗细之分，即使通过调节完成的是简单的方向性控制，还是要求实现精细调节而达到程度上的控制。显然科学的进步将会使人们对问题的认识不断深化和完美，应该说对激发态行为的精密控制是我们努力的方向，为要能达到这一水平，许多基础性的研究必须加以开展和注意，如：激发态动态学的研究，包括激发态的基本参数如各种寿命和过程动力

5、学常数的测定；激发态化学和激发态间的月前过程（态—态化学）研究以及其他相关性质，特别是环境（包括外来物种）对激发态衰变的影响等。只有充分了解、认识和掌握激发态性能的全部细节，我们才能对其行为实现定量的调节。有关超分子激发态的调节和控制问题，如上述因功能性分子器件的迅速发展，已格外受到人们的关注。超分子是由多种不同活性组分通过弱的相互作用力，或通过非共轭的共价结构连接起来的化合物体系。在超分子内的活性组分，由于彼此间的隔离，而仅有的微弱互扰，即各活性组分是各自独立或电子定域的，但也有一定的联系。在光照射下根据组分的吸收光谱

6、和光源的特征发射，可使分子体系中的组分A激发，或使其中的B激发。然后通过激发物种自身的衰变过程或通过与分子内存在的另外组分间的相互作用，使后继过程得以展开。如超分子化合物具有以下结构：A-B-L，其中A，B即为活性基团，而L为联接体，则对A-B-L分子进行化学修饰以达到对其激发态进行控制和调节的目的，就可以对通过A、B和L等三处修饰来完成。A,B为活性基团，通过修饰可以改变其活性程度。比如，A-B-L是一种可实现分子内光诱导电子转移的分子体系，其中A为电子给体，B为电子受体，则通过修饰可以使A组分更易给出电子，使氧化电位

7、降低，或使B组分更容易于获得电子而是其还原电位增高。当然也可以反过来，是前者不易给出电子或使后者不易接受电子。显然通过对活性组分A或B的种种不同的修饰，都有可能改变组分原有的电子转移特征，而达到调节和控制和调节器件工作行为的目的。至于联接体L同样可进行适当的化学修饰，包括改变联接体的长度和其化学结构，因为长度和结构不同，都将影响电子转移过程的难易。可以具体的从改变联接体的长度出发，对某些超分子体系激发态的调节问题进行讨论。已经清楚地表明，超分子化合物用做模型化合物，在帮助人们验证Marcus电子转移理论反转去确实存在，有

8、着特殊的贡献。为了正是这一重要理论，Closs和Miller【1,2】等曾合成一系列具有不同长度联接体L的A-L-B体系，以及另一组具有相同长度的L长度，并固定A而改变B组分的化合物。前一组化合物中，化合物内A,B均保持不变（分别以联苯和萘为电子给体和受体），而L则为有着不同长度和刚性的环境烷基化合物，他们在不同位置