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光誘導(dǎo)的分子光開(kāi)關(guān)在光藥理學(xué)、光化學(xué)遺傳學(xué)、信息存儲(chǔ)以及納米管器件的制造等方面有很多潛在的應(yīng)用前景。在過(guò)去的十多年間，吸引了大量實(shí)驗(yàn)和理論化學(xué)家的廣泛關(guān)注。2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給“分子機(jī)器的設(shè)計(jì)與合成”這一領(lǐng)域就是最好的證明；三位獲獎(jiǎng)人之一的費(fèi)林加教授便是光誘導(dǎo)分子光開(kāi)關(guān)和馬達(dá)的開(kāi)拓者之一。

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近期的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)一類(lèi)新奇的五元芳香偶氮吡唑具有良好的光異構(gòu)化效率及熱穩(wěn)定性,但其光異構(gòu)化機(jī)理及動(dòng)力學(xué)行為在原子水平上尚不清楚。最近，崔剛龍、方維海研究組和德國(guó)馬普所Thiel教授合作，利用靜態(tài)電子結(jié)構(gòu)計(jì)算和非絕熱動(dòng)力學(xué)模擬，對(duì)兩類(lèi)芳香偶氮吡唑光開(kāi)關(guān)化合物（Z11和Z8）的順?lè)垂猱悩?gòu)化機(jī)理和激發(fā)態(tài)衰減動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)兩條無(wú)勢(shì)壘的S₁激發(fā)態(tài)弛豫路徑。動(dòng)力學(xué)的分析顯示Z11和Z8的激發(fā)態(tài)衰減具有迥異的性質(zhì)。對(duì)于Z8，兩種路徑對(duì)S₁激發(fā)態(tài)衰減的貢獻(xiàn)相當(dāng)(50% vs.?50%)；然而對(duì)于Z11，兩個(gè)手性構(gòu)象幾乎僅僅只采用其中一個(gè)S₁弛豫路徑來(lái)衰減(97%?vs.?3%)，具有專(zhuān)一的立體選擇性。據(jù)他們所知，Z11芳香偶氮吡唑是發(fā)生立體專(zhuān)一的單方向激發(fā)態(tài)弛豫的首例化合物。他們也認(rèn)為，由于芳香偶氮吡唑具有獨(dú)特的光物理和光化學(xué)性質(zhì)，這類(lèi)光開(kāi)關(guān)化合物將會(huì)有更加廣闊的研究和應(yīng)用前景。?

相關(guān)成果發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》; Photoisomerization of Arylazopyrazole Photoswitches: Stereospecific Excited-State Relaxation, Angew. Chem. Int. Ed.?2016, 55, 14009-14013; 北京師范大學(xué)王雅婷和劉向洋研究生為該工作的第一和第二作者。該工作得到基金委優(yōu)秀青年項(xiàng)目、重點(diǎn)國(guó)際合作項(xiàng)目、和創(chuàng)新群體項(xiàng)目資助。

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