• 中国科大在单分子电致上转换发光的实验观察与

    2019-05-10 14:26:12

    作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为

      作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。

      中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

      中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

      上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

      《中国科学院院刊》(中文版)是中国科学院主办的以战略与决策研究为主的科技综...

      《科学通报》是自然科学综合性学术刊物,力求及时报道自然科学各领域具有创新性...

      覆盖数学、物理、化学、生命科学、地球科学、信息科学、技术科学与天文学等学科...

      最近,中国科学技术大学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,并通过与深圳大学教授李晓光等合作,从理论上揭示了其微观机制。国际物理学术期刊《物理评论快报》于5月3日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。

      高空间分辨表征与光学技术高灵敏探测相结合的技术,特别是通过巧妙调控隧道结纳腔等离激元的宽频、局域与增强特性,拓展了测量极限,为在单分子水平上观测和调控分子的光电行为提供了有力手段。他们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。尤其值得指出的是,该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。以此为基础的理论分析进一步表明,两种不同的分子激发机制——非弹性电子散射和载流子注入——之间的微妙竞争导致了不同偏压区域不同的发光现象。基于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。

      陈功与骆阳为这篇文章的共同第一作者。该系列研究工作得到基金委、科技部、中科院、教育部、安徽省等的支持。

      图注:(a) STM诱导单分子电致发光的实验构型示意图;(b)三种不同偏压下单分子电致发光光谱,展示了单分子的上转换发光现象;(c)单分子电致发光强度的偏压依赖关系。