复杂分子体系的激发态动力学

Studying the dynamics of complex molecular system on excited states can help us to understand the nature of these important photochemistry reactions and the relationship between the molecular structure and the properties of them. In this proposal, we will choose several important systems from organic photochemistry reaction systems, solar energy transition materials and biological photochemical analysis systems to study their chemical reaction dynamics on excited states. In this study, we will try to reveal the relationship between the macroscopic properties, such as the fluorescence or phosphor efficiency, solar energy transfer efficiency and detection sensitivity, and the molecular dynamic processes on excited states. the control of the these critical chemical physical processes by the molecular structure will be focused. the deeply understanding the relationship between the molecular structures and macroscopic properties will help the development of new fluorescence/phosphor, solar energy transfer and biological photochemical analysis material greatly.

研究复杂分子体系的激发态动力学行为和规律，我们将能够深入理解生物、材料和化学反应中相关化学反应过程的本质，分析其结构与性能之间的关系，进而推动相关学科的发展。本项目将在有机光化学反应、太阳能转化材料和生物体系的光化学分析与检测等研究方向中选取典型体系，研究发生在这些复杂体系激发态上的化学反应动力学过程。努力揭示体系的荧光/磷光发射效率、太阳能转化效率、检测灵敏度等宏观特性与分子激发态动力学微观过程之间关系；重点分析体系分子结构是如何调控激发态反应过程中关键的化学物理过程的；深入理解体系分子结构与宏观性能之间的关系，为新型发光材料、太阳能转化材料和生物光分析材料等的开发提供理论指导。

复杂分子体系激发态动力学的研究，对于深入理解生物、材料和化学反应中反应过程的本质，分析其分子结构和分子性能以及它们之间的关系，有着重要的、实际的研究意义。本项目结合时间分辨的光谱实验技术和激发态量子化学理论计算方法，在有机光化学光物理反应体系、太阳能转化材料和生物体系的光化学分析与检测等研究方向中选取典型体系，研究了发生在这些复杂体系激发态上的化学反应动力学过程。基于分子激发态动力学原理，合成了多种用于检测生物体系中活性物种的荧光探针，并研究了其动力学机理及其光物理和光化学性质。对一系列新型能源材料体系的激发态动力学过程进行了研究，从动力学的角度揭示材料中的载流子行为，阐明限制其光、电性能的关键动力学因素，并尝试通过优化材料结构和组成，来提升其光、电性能。在对天然防晒分子作用机理的研究中，发现植物防晒分子新的激发态超快能量驰豫机理，并研究了取代基对其性能的影响，不仅解释了自然选择SM作为防晒霜的原因，还为开发一种新的防晒霜指明了方向。这些研究结果对于揭示体系的发光效率、太阳能转化效率、检测灵敏度等宏观特性与分子激发态动力学微观过程之间关系有很好指导意义，同时为新型发光材料、太阳能转化材料和生物光分析材料等的开发提供理论指导。