芯耀
235
01 引言
雙光子熒光染料在生物醫(yī)學(xué)成像中具有廣闊的應(yīng)用前景。但是很少詳細(xì)說明取代位對(duì)幾何結(jié)構(gòu)和光物理性質(zhì)的影響。對(duì)于一系列新型脂質(zhì)滴檢測(cè)染料，我們分析了分子的光學(xué)和非輻射躍遷性質(zhì)。通過分子內(nèi)的弱相互作用和電子-空穴分析解釋其內(nèi)部機(jī)理。這為研究具有AIE特性的TPA染料提供了參考。所有染料均具有出色的光物理性質(zhì)：高熒光量子效率，大斯托克斯位移和TPA截面。這在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)χ蔚臋z測(cè)具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用潛力。本文選取了實(shí)驗(yàn)同行的NAPB分子，利用MOMAP軟件計(jì)算了發(fā)光效率和無輻射躍遷過程，從理論的角度解釋了NAPBr雙光子熒光染料具有分子高熒光量子效率的內(nèi)在機(jī)理。
02 成果簡(jiǎn)介
王泓洋等人通過MOMAP計(jì)算的磷光發(fā)射光譜和振動(dòng)分辨光譜，合理的解釋了實(shí)驗(yàn)上NAPBr雙光子熒光染料具有分子高熒光量子效率的原因。具有不同取代位點(diǎn)的分子可能具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，例如出色的TPA能力或高熒光量子效率。它甚至可以為實(shí)際選擇中所需的優(yōu)質(zhì)染料提供參考。在這項(xiàng)工作中，檢測(cè)了分子構(gòu)型與光學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系。討論了OPA，OPE，TPA和非輻射過渡?；贒FT理論對(duì)計(jì)算進(jìn)行了研究。事實(shí)證明，染料在不同溶劑中具有相似的光物理規(guī)則，并且仔細(xì)研究了其內(nèi)在機(jī)理。我們分析了不同取代位對(duì)分子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響。在分子OPA和OPE過程中，99％的分子軌道源自HOMO到LUMO的過渡。電子空穴分布和遷移分析證明，熒光發(fā)射機(jī)理是供體和受體之間的電荷轉(zhuǎn)移。容易發(fā)現(xiàn)NAPBr-m（間位取代）的RIR較小，這是其較大的熒光量子效率的原因。結(jié)合與NAPBr-p（對(duì)位取代）差別不大的TPA能力，可以將其視為要研究的AIE分子。可以用電子空穴的分布和轉(zhuǎn)移來解釋。我們希望我們的研究可以為設(shè)計(jì)TPA熒光染料提供參考。該研究發(fā)表于ChineseJournal of Chemical Physics，題為“Effect of substitution site on two-photon absorption and excitedstates properties of Lipid droplets detection NAPBr dyes: a theoreticalperspective”。
03 圖文導(dǎo)讀
圖1. 研究的化合物結(jié)構(gòu)式。
圖2. 水中三個(gè)分子的幾何結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)。它們以頂視圖和側(cè)視圖顯示。二面角θ1：C14-C13-C33-C35，鍵長(zhǎng)B1：Br-C。最后彩色的球代表不同的原子。
圖3. 苯環(huán)與萘之間的溴原子和氫原子的δg等值面圖，等值面梯度為0.001。圖片的底部是ρ（r）和λ2的值，分別由不同的顏色和相應(yīng)的交互類型表示。
圖4. 具有大重組能量的振動(dòng)模式的重組能量和位移矢量。
表1.具有相對(duì)較大的Huang-Rhys（HR）因子（＞ 0.1）和重組能量（Ere）的振動(dòng)模式和頻率。
表2.水中分子的熒光特性，包括垂直激發(fā)能（Evt），S1和S0之間的絕熱能差（Ead），輻射衰減率（kr），非輻射衰減率（kic）,RMSD，重組能（Ere）和熒光量子效率（Φ）。
表3.CH3CH2OH和丙酮中的熒光特性，包括輻射衰減率（kr），非輻射衰減率（kic），RMSD，重組能（Ere）和熒光量子效率（Φ）。
04 小結(jié)
本文利用MOMAP軟件，計(jì)算了NAPBr雙光子熒光染料的發(fā)光效率和無輻射躍遷過程，解釋了具有分子高熒光量子效率的內(nèi)在機(jī)理。電子空穴分布和遷移分析證明，熒光發(fā)射機(jī)理是供體和受體之間的電荷轉(zhuǎn)移。它與非輻射過渡過程密切相關(guān)。結(jié)構(gòu)變化（尤其是苯環(huán)旋轉(zhuǎn)）起著重要作用。因此，在低頻模式下重組能量較高。熒光量子效率與取代位緊密相關(guān)。間位取代的分子具有更強(qiáng)的抑制非輻射能量損失的能力，從而提高了熒光量子效率。考慮到性能的所有方面后，它具有更好的雙光子熒光特性。這些結(jié)論對(duì)后來具有AIE特性的TPA染料研究所和脂滴的檢測(cè)非常有幫助。
文獻(xiàn)說明
1. 文獻(xiàn)信息：Effect of substitution site on two-photon absorption and excited statesproperties of Lipid droplets detection NAPBr dyes: a theoretical perspective(Chin. J. Chem. Phys,ID:CJCP2007134.R1)
2. 文獻(xiàn)作者：Hongyang Wang, Xiaofei Wang,Jianzhong Fan, Yong Zhou
3. 作者單位：山東師范大學(xué)-物理與電子科學(xué)學(xué)院-周勇范建忠課題組-王泓洋
