以超快時間解析克爾光閘螢光光譜研究4-二甲基胺-4'-硝基苯乙烯電子轉移動態學之溶劑效應

Ultrafast Time-resolved Fluorescence Study of the Solvent Effect on Electron Transfer Dynamics of 4-dimethylamino-4'-nitrostilbene

陳威中(Wei-Jhung Chen)

指導教授 ： 鄭博元

國立清華大學/理學院/化學系/碩士(2012年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2012.00221

摘要

本論文以實驗室自行架設之克爾光閘時間解析螢光光譜儀(time-resolved optical Kerr gating fluorescence spectroscopy)研究4-二甲基胺-4’-硝基苯乙烯(DMANS)於環己烷、苯、丙酮，三種介電常數不同的溶劑中之分子內電荷轉移行為。
DMANS於環己烷中之靜態吸收與螢光光譜輪廓略成鏡像，且在時間解析螢光光譜中，螢光最強的波長位置幾乎不隨延遲時間增加而有所位移，因此我們推測DMANS於環己烷中，僅由E* state放光回到基態，並經由瞬態光譜分析得知其螢光生命期約為960±50 ps。
當DMANS溶於苯中，其靜態螢光光譜相對於環己烷中有不小的紅位移，最重要的是在時間解析螢光光譜中觀測到文獻中並未提及的雙放光現象，此一現象亦反映在瞬態光譜中，隨著偵測波長越紅，其螢光最長生命期有大幅度的增長，在波長450 nm時，生命期與在環己烷中相近，約為1 ns，此時螢光應由E* state貢獻，而至波長660 nm時竟提升至2.8 ns，此特徵顯示兩放光能態亦具有不同的生命期。我們由文獻理論計算之結果推測此一具有較長螢光生命期的能態為扭轉分子內電荷轉移之能態(TICT state)。我們並藉由函數M(t)來描述激發態分子在衰減過程中激發態分子數與躍遷偶極矩隨時間之變化，分析得到E* state跨越至TICT state的生命期為瞬態光譜分析中2.1 ps的成份。
當DMANS溶於丙酮中，由於丙酮之高極性，導致E* state至TICT state的能障非常小，使得激發態分子的佈居數可快速地轉移至TICT state，我們的實驗結果顯示此一TICT state在丙酮中的螢光生命期僅為75 ps。

關鍵字

4-二甲基胺-4'-硝基苯乙烯 ； 克爾光閘 ； 時間解析螢光光譜 ； 溶劑效應

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4-dimethylamino-4'-nitrostilbene ； optical Kerr gating ； time-resolved fluorescence spectra ； solvent effect

參考文獻

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