德國雷根斯堡大學Science：原子尺度上觀測單分子三重態猝滅

木文韜 2年前 (2021-08-02) 2450瀏覽

【引言】

化學、生物學和材料科學中的許多宏觀現象只能根據相互作用的分子的基本微觀性質來理解。宏觀測量所固有的集合平均法嚴重掩蓋了原子水平上的相互作用，而原子水平上的相互作用又是最容易被理論所掌握的。30多年前開發的單分子光學檢測，標志著在克服分子不均勻性方面的一個飛躍，但它本質上只限于明亮的分子激發態，不容易產生原子空間分辨率。最近，由于掃描探針顯微鏡技術的進步，直接解決了空間上的原子信息，提供了化學結構、鍵序、分子軌道、水合促進的離子擴散和許多其他單分子特征的詳細圖像。除了穩態光譜，基于電學脈沖的泵探針技術已經打開了獲取亞分子尺度上的動力學特性的大門，最近通過測量單個原子的自旋壽命證明了這一點。然而，直到最近，在掃描探針光譜學中獲得了分子的非平衡電子狀態，這通過與導電載體的電子去耦來實現。

【成果簡介】

近日，在德國雷根斯堡大學Jascha Repp課題組帶領下，展示了如何通過電子泵探針原子力顯微鏡（AFM）來探測單個并五苯分子的非平衡暗態（三重態）的壽命。結合這種方法和實空間的原子分辨率，揭示了共吸附氧分子激發態淬滅的原子細節。并五苯與鄰近的氧的不同原子排列，從而使分子排列和激發-能量轉移速率之間有了直接的聯系。氧分子相對于并五苯的精確位置是至關重要的，它為三重態淬滅現象提供了前所未有的原子視角。這種淬滅在光化學中具有重要意義，因為它導致了活性氧的形成，而活性氧限制了有機電子材料的耐久性，并且在超分辨率顯微鏡、光催化和光動力療法等廣泛的應用中至關重要。盡管幾十年來對光敏化產生單重態氧的機理進行了廣泛的研究，但對分子激發態和氧之間的微觀相互作用途徑仍然沒有廣泛的共識。相關成果以題為“Atomically resolved single-molecule triplet quenching”發表在了Science。

?【圖文導讀】

圖1?AFM測量單分子三重態壽命的實驗步驟