我科學家“拍”下世界首張分子間能量傳遞“照片”
- 發佈時間：2016-04-09 02:31:38 來源：經濟日報 責任編輯：羅伯特
國際權威學術期刊《自然》雜誌日前發表了中國科學家“拍”下世界首張分子間能量傳遞“照片”的重要成果，並在“新聞與觀點”欄目中以“耦合分子的特寫鏡頭”為題進行特別報道。
中國科學技術大學單分子科學團隊的董振超研究小組利用精心設計的局域電場增強的亞奈米空間分辨的電致發光技術，在國際上首次實現分子間相干偶極耦合的成像觀察，即在單分子水準上對分子間能量傳遞特徵成功“拍照”。這種拍照不是常規意義的拍照，而是從電子信號中計算出來的結果。
分子間的能量傳遞是維繫生命及其演化的重要方式，也是實現化學反應、構造分子功能材料的重要手段。從分子水準了解分子間能量轉移的形式和特徵，對了解自然界中光合作用的高效捕光機制具有非常重要的意義。如果能夠在分子水準掌握分子能量傳遞的秘密，就有希望根據相關規律研製出高效率的人工光合系統。
這項研究為深入理解分子間能量傳遞提供了前所未有的空間資訊，也為研製高效的捕光結構和量子糾纏光源提供了新的思路。《自然》雜誌的審稿人認為，“這項工作開闢了研究分子間相互作用的新途徑”，“對於許多研究領域——從分子間相互作用的基礎研究到捕光體系和量子光學等實際應用，都具有廣泛的影響和重要的意義”。
董振超介紹説，他們操縱掃描隧道顯微鏡的針尖，構築出兩個鋅酞青分子的二聚體結構，並通過採用電子激發發光方式，對該結構不同能量狀態的偶極耦合模式分別進行了亞奈米空間分辨的電致發光成像。他們發現，局域電子的激發能量瞬間傳遞到整個分子二聚體，構成了一個量子糾纏體系，而且該體系不同能量狀態（即偶極耦合模式）的光子成像圖案具有特定的特徵。通過對這些空間特徵的分析，可以推導出分子二聚體中能量傳遞的相關特徵。
在此基礎上，他們更深入地對多分子糾纏體系的能量激發狀態進行研究，還設計出了實現更亮更純光源的方案。
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