我首次揭示单个分子在电激励下的上转化发光机理

发布时间:2019-05-13    来源:科技日报    浏览量:0

科技日报合肥510日电(记者 吴长锋)记者从中国科学技术大学获悉,该校单分子科学团队的董振超研究小组,通过扫描隧道显微镜(STM)诱导单分子电致发光技术,首次清晰地展示了单个分子在电激励下的上转化发光行为,并与合作者从理论上揭示了其微观机制。国际权威物理学术期刊《物理评论快报》日前在线发表了这项成果。

上转换发光通常指材料吸收低能光子但发出高能光子的反斯托克斯过程,这一现象在激光信息技术、红外探测、生物医学等领域有巨大的应用前景。电激励下的上转化发光过程中,有机分子吸收由STM注入的低能电子,并在其弛豫过程中发射出高能光子。这一过程涉及分子电子能态、分子间以及分子与周围环境间的相互作用,深入理解这些相互竞争与制约的微观过程,对其在有机光电转换器件、光催化和光合成等方面的应用有着至关重要的意义。

科研人员利用高度局域化的隧穿电子作为激发源,研究了氯化钠脱耦合层表面上的单个酞菁分子的电致荧光,不仅发现了反常的电致上转换发光现象,还清晰地展示了分子发光强度的三个不同偏压区域。这项工作在单分子水平上观测到电致上转换发光现象,有力排除了此前对这类体系中上转换机制的一些猜测,同时不同偏压区域的观测也为分析和理解上转换机制提供了丰富的数据。

理论分析进一步表明,两种不同的分子激发机制之间的存在微妙竞争,导致了不同偏压区域不同的发光现象。对上述两种激发机制以及对系统其它潜在激发态的定量分析,研究团队首次提出了以自旋三重态作为中间过渡态,同时结合非弹性电子散射和载流子注入两种激发过程的单分子上转换发光机制。


责任编辑:王宇

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