“用左手把能量傳遞給左手”與“用左手把能量傳給右手”哪個(gè)效率更高？

這種在分子尺度下的奇特現(xiàn)象的比較結(jié)果近日由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)破解，取得了分子手性和室溫磷光領(lǐng)域的重要進(jìn)展。

相關(guān)研究成果近日發(fā)表于國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》(Nature Communications)。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心張國(guó)慶教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)構(gòu)建全手性的摻雜室溫磷光體系，發(fā)現(xiàn)并命名手性選擇室溫磷光增強(qiáng)這一普適性現(xiàn)象，揭示了分子間能量轉(zhuǎn)移存在手性依賴(lài)特征。

有機(jī)分子磷光即分子三線(xiàn)態(tài)激發(fā)態(tài)到單線(xiàn)態(tài)基態(tài)的輻射躍遷，這一躍遷有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)使得有機(jī)室溫磷光(RTP)在生物成像、信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)加密、防偽、傳感和光電顯示等眾多領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。然而，目前對(duì)于RTP的產(chǎn)生機(jī)理和光物理過(guò)程缺乏深刻理解且充滿(mǎn)爭(zhēng)議，其光物理過(guò)程仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。此外，大多數(shù)摻雜RTP材料的當(dāng)前應(yīng)用主要集中在加密和防偽上，擴(kuò)展具有RTP獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的新應(yīng)用非常必要。

張國(guó)慶教授和陳彪特任副研究員近年對(duì)主客體RTP體系進(jìn)行了深入研究，取得了成體系的研究成果，且由于該體系客體的三線(xiàn)態(tài)發(fā)光幾乎完全來(lái)自主體的能量傳遞，為后續(xù)研究提供了非常好的能量傳遞模型。

新發(fā)表的研究在體系中引入手性元素，構(gòu)建了全手性的RTP體系，由此觀(guān)察到了手性選擇室溫磷光增強(qiáng)(CPE)現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，在客體僅有十萬(wàn)分之一的摻雜濃度下，RTP強(qiáng)度差異可達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

通過(guò)系統(tǒng)研究，結(jié)合發(fā)光壽命等實(shí)驗(yàn)證據(jù)，提出CPE現(xiàn)象涉及到手性依賴(lài)的電子轉(zhuǎn)移，即該體系三線(xiàn)態(tài)激發(fā)態(tài)電子/能量的轉(zhuǎn)移在主客體手性相同時(shí)顯著強(qiáng)于手性不同。

這個(gè)工作在實(shí)驗(yàn)上揭示了“用左手把能量傳遞給左手”的效率要遠(yuǎn)高于“用左手把能量傳給右手，或者用右手傳給左手”這種分子尺度下的奇特現(xiàn)象，加深了對(duì)室溫磷光機(jī)制及電子交換、能量轉(zhuǎn)移過(guò)程的理解，并為室溫磷光應(yīng)用和手性識(shí)別提供了思路。(完)