記者17日從中國科學技術大學獲悉，該校張國慶教授團隊發現了有機分子之間相互作用的新模式——芳香酰亞胺與脂肪胺之間能夠形成穩定的光誘導電荷轉移複合物。他們證明了該複合物可用於光誘導聚合、二氧化碳光還原、紫外線儲能等領域。研究成果日前發表在《化學》。
分子間的電荷轉移，即電子從給體分子向受體分子的移動，是物質交互作用和化學反應中最重要的物理過程。它在自然界中無所不在，在光合作用、呼吸作用等過程中扮演著不可或缺的角色。因此，解鎖新的電荷轉移機制，對理解自然界中複雜的光化學光物理過程、開發高效的有機合成方法和能量轉換技術至關重要。
理論上，透過合理地調控有機電子給體和受體分子的能階，構築較高的結合能壘，可以實現兩者在基態下不會發生交互作用。而在電子激發態下，給予受體對能夠透過電荷轉移產生交互作用，且在電子激發態退去後即使在基態也能穩定。但迄今，僅能透過激發態形成的基態有機電子複合物還沒有被實現。
在前期工作基礎上，研究人員首先選取了萘酰亞胺和三乙胺為模型化合物，透過測量萘酰亞胺和三乙胺混合體系光照前後的譜學性質，確定了光誘導電荷轉移複合物的存在；並透過高分辨質譜、時間分辨光譜，以及改變萘酰亞胺分子的取代基、更換電子給體等手段，研究了光誘導電荷轉移複合物的形成機制，證明了其確實需要透過激發態的電荷轉移和之後電子激發態的退激發才能形成。研究人員將此體系成功應用於丙烯酸酯類單體的光誘導聚合、二氧化碳的光還原，以及光能儲存及釋放方面，透過在黑暗條件下將光照時儲存的光能釋放，使得原本需要光照才能進行的過程在黑暗條件下也能進行。
研究人員表示，透過電子激發態形成溶液中穩定的基態複合物這種分子間相互作用模式，不應該僅限於酰亞胺和胺分子之間，很有可能是一種比較普遍但是未被關注的相互作用，有望在更多的分子結構中被發現並且能夠用於新的光化學反應。（記者吳長鋒）
