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掺硼金刚石中红外激发的动力学
摘要： 我们报道了对天然硼和同位素富集11硼掺杂的IIb型高温高压（HPHT）金刚石中光学激发弛豫动力学的研究。实验采用可调谐红外自由电子激光器产生的短脉冲泵浦光束，通过泵浦-探测技术进行测量。根据所得数据推导出激发态硼的寿命范围为几皮秒至数百皮秒。弛豫速率取决于被泵浦能级、泵浦强度及金刚石晶格温度。我们讨论了这些实验中观测到的光学与非辐射中心弛豫速率的可能贡献因素。理论模拟支持能量间隙超过光学声子能量的电子态通过多声子发射实现超快弛豫。
关键词： 时间分辨光谱学，掺硼金刚石，金刚石
更新于2025-11-14 15:14:40
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利用基因编码的超快加热器观测位点分辨的振动能量转移
摘要： 多项理论研究将蛋白质中的变构信息传递与特定的振动能量传递（VET）路径相关联。然而，由于需要向蛋白质中位点选择性注入振动能量（即局部加热）来研究这些路径，其实验证据却很稀少。在此，我们通过遗传密码扩展技术，定点引入非天然氨基酸β - (1 - 茁烯基) - L - 丙氨酸（AzAla）解决了这一问题。作为Kasha规则的一个例外，AzAla在被S1激发后会发生超快内转换并产生热量，而在被S2激发时则可作为荧光标记物。我们让突触后密度蛋白95的一种蛋白质相互作用结构域PDZ3在两个不同位置具备这种超快加热器。利用超快红外光谱，我们确实观察到在皮秒时间尺度上，从蛋白质中的引入位点到结合肽配体的VET。这种基于基因编码AzAla的方法为详细研究VET及其在多种蛋白质中对功能的作用铺平了道路。
关键词： 蛋白质修饰、能量转移、非标准氨基酸、时间分辨光谱学、诱变
更新于2025-09-23 15:23:52
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凝聚相中发色团的双频梳光谱学
摘要： 飞秒时间分辨光谱和频率梳光谱技术分别被独立发展以实现更优的时间分辨率和频率分辨率。尽管两者都使用锁模激光器，但这两种光谱技术最初是为不同体系开发的。近期，一个有趣的融合出现了——这两种技术结合形成了双频梳（DFC）光谱技术，相比传统飞秒光谱技术，这种新型飞秒光谱技术具有仪器结构简单、数据采集速度快的优势。通过轻微调节两台相位锁定频率梳激光器的重复频率，既可实现自动时间延迟扫描，又能使用单点探测器进行并行数据记录。因此我们预计，双频梳光谱技术将拓展传统飞秒光谱方法的应用极限。本展望文章综述了线性与非线性双频梳光谱的理论与应用，并展望了相干多维频率梳光谱技术的发展前景。
关键词： 非线性光谱学、光学频率梳、时间分辨光谱学、相干二维光谱学、溶剂化动力学、双梳光谱学
更新于2025-09-23 15:22:29
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气相光化学反应的超快X射线瞬态吸收光谱：一种研究光诱导分子动力学的全新通用探针
摘要： 利用通用检测手段对光诱导化学反应进行时间分辨光谱研究，近期聚焦于采用极紫外或X射线波段激光脉冲的单光子分子探测技术。通过宽带可调谐能量的探测脉冲，可同步直接绘制光化学反应中基态反应物、Franck-Condon(FC)区与过渡态区域、激发态中间体及锥形交叉点(CI)、光产物随时间的演化分布。时间分辨率的极限由光激发分子在势能面上特定位置的驻留时间决定，通常为几飞秒至数百皮秒量级。 飞秒高次谐波产生(HHG)技术满足了单分子光化学反应中对分子内相空间大范围通用光谱探测的严苛要求。这种技术产生的极紫外/软X射线脉冲具有亚飞秒至数飞秒超短脉宽和超大带宽，可通过核心电子激发/电离同时探测多种元素，从而构建揭示完整光化学路径的"分子电影"。自由电子激光器(FEL)凭借更高通量和可调谐性（尽管带宽较窄）也实现了重要突破。其中飞秒时间分辨X射线瞬态吸收光谱作为反应路径的通用探测手段尤为珍贵，它通过指纹级的核心-价带共振峰变化实现路径映射。相较于价带电离探测，该方法的核心优势在于无与伦比的元素与化学位点特异性。 碳、氮、氧作为生命基本构成元素，其参与的光化学反应普遍存在且形式多样。但能覆盖碳(284eV)、氮(410eV)、氧(543eV)1s吸收边的"水窗"波段(280-550eV)桌面级HHG光源仍十分稀缺。最新实验室突破采用长驱动波长光学参量放大器耦合差分泵浦高压气体源室，成功开启了有机分子碳K边飞秒时间分辨瞬态吸收研究的新途径。 本文综述了利用桌面碳K边光源获取环开裂、非绝热激发态弛豫、键断裂及自由基形成等超快紫外光化学反应关键化学信息的研究进展。X射线探针通过光激发分子前沿分子轨道的核心能级跃迁，直接提供价电子态电子特性与构型的光谱视窗，为实时绘制价电子结构演化奠定基础。文中重点阐述了碳K边开创性实验获得的精细结构与机理认知，并在适用情况下与其他类似反应研究技术进行对比。研究表明飞秒时间分辨X射线瞬态吸收光谱为非绝热分子动力学研究开辟了新途径。尽管桌面系统尚处发展初期，该技术未来在光诱导分子动力学研究中的广泛应用将实现前所未有的时间分辨率。
关键词： 时间分辨光谱学、光化学反应、高次谐波产生、X射线瞬态吸收光谱学、非绝热分子动力学
更新于2025-09-23 15:21:21
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快递：用于当量比测量的时间门控单次脉冲皮秒激光诱导击穿光谱（ps-LIBS）技术
摘要： 我们展示了采用时间门控皮秒激光诱导击穿光谱（ps-LIBS）测定常压绝热甲烷-空气火焰局部当量比的方法。传统用于当量比测量的纳秒（ns）激光脉冲会产生过量连续谱，降低测量准确度与精密度。更短的脉冲持续时间通过限制雪崩电离来减少连续谱发射。此外，与飞秒激光相比，皮秒激光激发的等离子体发射具有较高信噪比（S/N），适用于湍流反应流中当量比测定的单次测量。我们分析了等离子体发射比Hα（656 nm）/NII（568 nm）与激光能量及延迟时间的依赖关系，以优化信噪比并最小化当量比测量不确定度。研究发现，在保持高信噪比的同时，提高激光能量并缩短延迟时间可降低测量不确定度。除常压火焰研究外，我们还检验了高压氮气腔室中ps-LIBS信号的稳定性。结果表明，在升压环境（最高40巴）下使用较低激发能量时，等离子体发射与空间位置可实现单次激发的稳定性。本研究表明，皮秒脉冲在改善常压及高压燃烧环境中基于LIBS的当量比测量方面具有应用潜力。
关键词： 时间分辨光谱学、燃烧诊断、激光诱导击穿光谱、皮秒现象、激光诱导击穿光谱（LIBS）
更新于2025-09-19 17:13:59
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噻吩基偶氮苯——一种由孤对电子???π相互作用控制的替代性光异构化材料
摘要： 偶氮杂芳烃光开关因其独特性质备受关注。本文研究了硫基偶氮杂芳烃衍生物——噻吩基偶氮苯（TphAB）的稳态光致变色行为与超快光异构化机制。该分子展现出优异的抗疲劳性与光异构化效率，且(E)-与(Z)-异构体吸收带分离良好，可实现高选择性光转化。TphAB的(Z)-异构体呈现特殊正交几何构型：噻吩环平面与苯环平面完全垂直，这种构型由硫原子与苯环间罕见的孤对电子???π相互作用稳定维持。其光异构化过程发生在亚皮秒至皮秒时间尺度，受该孤对电子???π相互作用主导。因此正交几何构型的形成与破坏需要沿反转反应坐标（CNN与NNC键角）产生显著位移。本研究证实TphAB是一种性能卓越的光开关，其多功能特性拓展了偶氮苯衍生物的应用前景。
关键词： 时间分辨光谱学、光致变色、光开关、噻吩基偶氮苯、异构化机理
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于自发生长强耦合MAPbBr3/N-rGO杂化材料的性能增强型光电探测器
摘要： 近期，金属卤化物钙钛矿已成为光电应用（如光电探测器）的候选材料。然而，其较差的器件性能和稳定性限制了未来的商业化应用。本文报道了一种简便溶液法制备钙钛矿/N-rGO杂化结构并应用于光电探测器的研究。在该杂化结构中，钙钛矿通过强氢键被N-rGO片层均匀包裹。强耦合的N-rGO既促进了钙钛矿晶体间的载流子传输，又通过扭曲钙钛矿表面晶格形成电荷转移势垒。我们优化了杂化结构中N-rGO的添加量以平衡界面结构畸变与晶间导电性。当钙钛矿与N-rGO重量比为8:1.5时，最优器件实现了高达3×10? A/W的光电响应、超过10?%的外量子效率(EQE)及1012 Jones的探测率。通过时间分辨光谱研究阐明了杂化结构中最佳N-rGO添加比例的内在机制，为未来应用提供了参考依据。
关键词： 氢键，钙钛矿/氮掺杂还原氧化石墨烯，杂化材料，光电探测器，时间分辨光谱学
更新于2025-09-12 10:27:22
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供体-受体-受体三联体中的环形光诱导电子转移
摘要： 一种电子给体-受体-受体（D-A1-A2）三聚体首次为光诱导分子电路概念的实现提供了直接证据。该体系在光激发下形成D与A1之间的光学电荷转移态，随后发生从A1C?到A2的热电子转移，进而在电荷分离态DC+-A1-A2C?中通过几何重排形成离子对接触。这使得A2C?与DC+之间能够发生"正向"电荷复合，从而以298K甲苯溶液中4%的估算量子效率闭合分子电路。
关键词： 电子转移、离子对、电荷转移、时间分辨光谱学、给体-受体体系
更新于2025-09-10 09:29:36
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量子芝诺效应下的时间拉伸光谱学：俄歇衰变案例
摘要： 时间分辨光谱学的一个基本原则是"更快的激光脉冲对应更短的时间尺度"。本文提出颠覆这一范式——通过重复测量减缓系统动力学过程，从而在更长的时间尺度上进行光谱研究。这正是量子芝诺效应的原理。我们以俄歇过程为例进行验证，发现重复测量能延长芯空穴寿命、重新分配俄歇电子动能并改变纠缠态形成。针对锂原子体系，我们还提供了具体的实验方案以实现该设想。
关键词： 量子芝诺效应、纠缠形成、时间分辨光谱学、锂原子、俄歇衰变
更新于2025-09-09 09:28:46
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探测原子级二硫化铼层的上带隙
摘要： 我们采用时间分辨二次谐波显微镜和密度泛函理论计算，研究了剥离态ReS?薄膜的超快载流子动力学与电子态。通过1.19电子伏特光束探测不同厚度层的二次谐波信号：当厚度不超过约13纳米时呈现渐增趋势，随后因体材料干涉光吸收而下降。施加调谐至激子带隙（1.57电子伏特）的泵浦脉冲后，二次谐波信号随探测延迟时间呈现衰减-上升特征曲线。功率与厚度依赖性表明电子-空穴复合过程受缺陷和表面调控。虽然1.57至1.72电子伏特泵浦能在激发态诱导2.38电子伏特的双光子吸收，但该跃迁与禁阻的d-d亚壳层轨道内跃迁高度关联而受限。通过组合使用倍频泵浦光（2.38电子伏特）与波长可调的二次谐波探测光（2.60-2.82电子伏特），我们清晰观测到二次谐波曲线从衰减-上升向上升-衰减的转变，这揭示了最高占据分子轨道上方约5.05电子伏特处存在额外的电子吸收态（s轨道）。修正后的密度泛函理论计算通过考量各电子跃迁允许度及微小上带隙（~0.5电子伏特）验证了该发现。
关键词： 密度泛函理论、二硫化铼、时间分辨光谱学、超快载流子动力学、二次谐波产生
更新于2025-09-09 09:28:46