快速光脉冲触发电荷转移到水中

在某些分子中，即所谓的光酸，质子可以通过光激发局部释放。溶液中的 pH 值会突然发生变化——一种对许多化学和生物过程都很重要的快速切换。然而，直到现在，仍不清楚质子释放时发生了什么。这正是德国波鸿鲁尔大学 Ruhr Explores Solvation RESOLV卓越集群的研究人员现在能够在使用新技术的实验中观察到的。他们观察到溶质和溶剂之间的跳动引发了微小的震动，在质子开始分离之前只持续了三到五皮秒。 他们在2023 年 3 月 16 日的《化学科学》杂志上对此进行了报告。

到目前为止，重点是染料或碱

研究最多的所谓光酸之一是吡喃，这种荧光染料用于例如黄色荧光笔中。RESOLV 发言人 Martina Havenith 教授报告说：“尽管进行了大量的实验研究，但质子脱离最开始的过程仍然是有争议的话题。” 然而，整个分离过程也发生在只有 90 皮秒的时间尺度上。皮秒对应于百万分之一秒的百万分之一。

虽然之前的研究主要集中在光激发后染料的变化，但该团队首次能够在此过程中观察到溶剂(在本例中为水)的变化。这是在一项新开发的技术“光泵太赫兹探测光谱”的帮助下实现的。

超快能量传输

Martina Havenith 描述道：“我们能够追踪开始时的震荡，然后震荡消退。” “令人兴奋的是，促进激发态质子转移的溶剂反应可以被捕捉到。” 在不到一皮秒内的初始超快能量转移导致附近水分子的重组，并为随后的质子迁移开辟了道路。

ZEMOS 研究大楼的新激光实验室使检测成​​为可能。在那里，所有外部干扰信号，例如由电磁辐射、温度和湿度波动引起的信号，都被最小化。只有这样，才有可能用染料检测到水射流中最微小的颤动。

合作伙伴

伴随的模拟是在加州大学伯克利分校 Martin Head-Gordon 的研究小组中进行的。它隶属于RESOLV的姐妹研究所CALSOLV。

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