观察一个激发态分子的生命和死亡

研究人员观察到电子跳跃在单个分子,不同能级之间以及跳跃时可以抑制多余的能量转移,而不是到附近的一个氧气分子,这一过程被称为淬火。

通过定位两个分子与原子的表面精度,团队可以研究淬火是如何影响他们的几何排列。分子之间的能量转移是一个基本的过程在化学和生活中,例如在光合作用。

一个团队在Jascha棱纹平布和金波彭德国雷根斯堡大学的合作狮子座总和他的同事在IBM研究实验室在瑞士,用原子力显微镜(AFM)进行单个吸附分子的光谱——并五苯、五融合链苯环,氯化钠晶体表面的吸附。相反,他们使用电压脉冲激发和探测电子状态。

分子的最低状态,所有的电子配对,相反的旋转:这是一个所谓的单重态。但如果是积极兴奋,两个高能电子可以占据不同的轨道,然后有相同的自旋。这被称为三重态。棱纹平布和他的同事观察了第一单重态的激发三重态衰变个人并五苯分子。

初始电压脉冲从AFM金属尖端略高于分子泵的能量,和随后的脉冲监测电子态在不同的时间。从重复运行在单个分子,研究人员可能会推断出激发态的平均寿命和腐烂率。他们的结果同意单分子光学测量进行稀释并五苯。

然后研究人员调查了一个氧气分子如何熄灭并五苯的激发态吸收它的能量。棱纹平布和他的同事利用AFM提示拖动或推动吸附氧分子进入不同位置靠近并五苯,并测量三联体的一生改变了这种几何布置的不同而不同。

棱纹平布说,能够衡量能量转移取决于分子的几何排列已经不可能以前实验和理论上——部分原因是理论方法主要是用于计算基态性质。

这些实验是令人印象深刻的能力与能量传递动力学特征结构,无需大量的合成化学分子锁定位置,”说大卫Beratan达勒姆的杜克大学,能源专家收获和生物分子的电荷传输系统。直接的吸引力是几何测量。

如果这样的AFM操纵单一分子,可以扩大,说威廉近代在美国斯坦福大学的,共享的2014年诺贝尔化学奖为他在单分子荧光显微镜的工作——那么这些方法可能是有用的为未来的应用程序的组装分子的几何构型,例如在分子光电。

更好的知识三联体淬火可以帮助开发分子光子设备,纳米光子学专家说大卫·安德鲁斯英国东安格利亚大学的。三重态的形成有时会令人讨厌,干扰光物理渠道寻找应用程序,”他说。所以任何更复杂的理解如何构造材料优化三联体淬火无疑将是有用的。”