- 赵建章教授课题组简介
分子光化学与光物理课题组主要研究分子光致发光的过程以及应用，主要研究硼酸荧光探针以及二硝基磺酰基(DNBS)巯基化合物荧光探针的合成以及荧光传感机理。此外，我们还从事新型磷光过渡金属配合物的合成、性质研究以及应用研究。研究工作主要涉及合成化学、稳态以及瞬态分子光谱、以及和实验工作紧密结合的理论化学计算。在理论化学计算的指导下，结合实验工作，提出并研究了硼酸探针的d-PET概念；成功利用暗态的概念解释了硼酸以及DNBS 巯基化合物探针的荧光变化。此外，我们提出具有超长寿命三重激发态的过渡金属配合物可强化多种三重态引发的光物理过程，如三重态-三重态-湮灭上转换以及氧传感，已通过相应的实例予以验证，观察到了较高的上转换量子效率和高的氧传感灵敏度。研究组成员在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Eur. J., J. Org. Chem., Inorg. Chem., Org. Lett., Dalton Trans., Talanta, J. Mater. Chem., Org. Bioorg. Chem. , Eur. J. Inorg. Chem. 和 Eur. J. Org. Chem. 等期刊发表四十多篇研究论文。相关研究成果已被Nature China、Chem. Eur. J等做了专题介绍。本课题组热诚期待与国内外课题组开展合作，并欢迎有志于基础研究工作的同学报考本课题组的博士、硕士研究生。
正在进行的研究工作包括：
1、提出了硼酸荧光探针的d-PET机理。与常见的a-PET机理的硼酸荧光探针不同，在d-PET机理的硼酸探针中，荧光基团做为光诱导电子转移的电子给体。d-PET机理的荧光探针的荧光性质与传统的a-PET探针的性质有很大不同，克服了传统a-PET探针的某些局限、缺点；
2、系统地将理论化学计算应用于荧光探针的研究，预测、解释荧光探针的荧光变化；提出用“态”的概念，而非分子轨道的概念，来解释荧光探针的荧光性质，并已通过实例验证了该概念；提出使用“暗态”的概念来解释荧光探针的荧光开关效应(OFF-ON)。不发光的探针往往具有暗态（通常指S1激发态，S1->S0为禁阻跃迁，为非辐射跃迁），所以无荧光；探针与底物作用后，第一激发态的性质发生变化，S1态转变为发射态（emissive state）, 所以会观察到荧光增强。暗态和发射态的判断依据是DFT计算的结果；
3、初步提出了使有机分子三重激发态得到布居的新方法，比如使用light-harvesting antenna 和分子内自旋转换单元相结合的方法，可以灵活设计不含重原子、分子结构灵活可调、系间窜越(ISC)可预测的新型三重态光敏剂；
4、初步提出具有强可见光吸收能力、长寿命三重激发态的过渡金属配合物的设计原则，即有机吸光配体的直接金属化、或配体的能级必须与金属配位中心的能级（MLCT激发态）匹配，并已通过实例验证；
5、提出使用具有较长寿命的3IL激发态用于三重态-三重态湮灭上转换，与传统的MLCT激发态相比，提高了上转换量子效率；此外，我们提出使用具有暗态的配合物进行上转换，而现有的三重态敏化剂大多是发磷光的配合物。实际上敏化剂的磷光对上转换不利。这些新的概念将提高TTA上转换的效率、拓宽三重态敏化剂的选择范围；
6、我们提出使用有机三重态敏化剂取代传统的、价格较贵的过渡金属配合物三重态敏化剂，进行上转换研究，并已通过制备BODIPY衍生得到敏化剂库（library）予以了验证。该敏化剂库的合成，开启了TTA 上转换的三重态敏化剂由金属配合物到有机化合物的转变，与染料敏化太阳能电池（DSCs）中使用的敏化剂的发展所经历的转变类似，但更具挑战性。
7、提出使用FRET(荧光共振能量转移)作用，使用两个以上的发色团，制备具有宽谱带吸收的有机三重态光敏剂，克服了以往三重态光敏剂只含单一发色团、吸收谱带较窄的局限；并使用飞秒、纳秒时间分辨瞬态吸收光谱对该类多发色团化合物的光物理进行了详细研究。
8、系统研究了分子三重激发态的调控途径。
本课题组有合成化学实验室（共十一个通风橱），以及总价值120多万元的光谱仪器设备，可进行稳态与瞬态光谱研究，如岛津2550紫外-可见吸收光谱仪、安捷伦8453紫外-可见-近红外吸收光谱仪，岛津RF5301PC荧光光谱仪（红敏检测器）、FS5荧光光谱仪（光子计数检测方式，信噪比>5000:1）、CRT 970 荧光光谱仪（经改装，适于做氧传感、上转换等研究工作）、牛津Optistat DN低温光学杜瓦（77 K - 300 K，可控变温）、不同输出波长的二极管泵浦固体激光器（DPSSL，5台）、OB 920 荧光/磷光寿命测定仪（Edinburgh Instruments. 可测发光寿命范围ps - s）、用于理论化学计算的双路八核服务器（32线程。四台）、Gaussian 09W软件、以及自行组装的一些仪器设备（包括小型化的微秒时间分辨磷光寿命测定仪、发光法氧传感测试用流通池、光氧化反应在线光谱检测装置）等。另外课题组还使用重点实验室的LP920 纳秒时间分辨瞬态吸收光谱仪（激光闪光光解，Edinburgh Instruments)， 以及FSL 920全功能荧光光谱仪（配备有OPO纳秒激光器与EPL皮秒激光器）。通过与国内外课题组的合作，还可利用飞秒时间分辨的瞬态吸收光谱对分子内能量转移和电子转移等光物理过程进行研究。
