10月8日消息,一篇10月8日提交至ChemRxiv的预印本论文利用强度循环飞秒瞬态吸收光谱,在一系列含6-40个锌卟啉单元、全共轭的分子纳米环中同时分辨单激子、双激子与三激子动力学,为有机分子体系中的激子输运提供了尺寸依赖的精确测量。
分子纳米环是无端基、尺寸单分散的大环分子,规避了线性链末端扰动与聚集体结构无序两大干扰,且尺寸可由合成精确调控。团队通过分离第三、五、七阶非线性响应,独立追踪单/双/三激子通道,从而无需先验动力学假设即可确定激子-激子湮灭(EEA)速率的环尺寸依赖性。
核心发现:EEA速率随环尺寸增大系统性下降,并在20-30个卟啉单元之间出现从湮灭限制到扩散限制的转变;最小纳米环无可分辨多激子动力学,与激子离域遍布整环一致;更大环中激子运动愈发扩散化,静态无序限制离域。测得的激子扩散系数比常规强度依赖拟合方法高2-3个数量级——意味着传统拟合方法可能显著低估分子体系激子迁移率。
激子输运是有机光伏、有机光电探测与分子导线设计的核心参数,该结果为「如何正确测量纳米分子结构中的激子迁移」提供了方法论修正,对卟啉类人工光捕获体系与有机电子器件的性能预测有直接参考价值。该论文目前为未经同行评审的预印本。
(来源:ChemRxiv)