1,4-二羟基蒽醌逐步激发态分子内双质子转移超快动力学研究

《Journal of Luminescence》：Ultrafast excited-state intramolecular double proton transfer dynamics of 1,4-dihydroxyanthraquinone

本研究发现1,4-二羟基蒽醌（1,4-DHAQ）在乙腈溶液中通过飞秒瞬态吸收光谱（fs-TA）和理论计算，首次揭示了其逐步激发态分子内双质子转移（ESIDPT）机制。研究测得第一重质子转移时间常数为438 fs，第二重质子转移为3.2 ps，理论计算能垒分别为0.97 kcal/mol和1.83 kcal/mol，为质子转移激光器和荧光探针设计提供了新见解。

　　

亮点

通过飞秒瞬态吸收光谱（fs-TA）和理论计算，我们首次捕捉到1,4-二羟基蒽醌（1,4-DHAQ）在激发态上演变的"质子双人舞"——先以438飞秒完成单质子转移，再经过3.2皮秒实现双质子转移。理论计算揭示这种逐步转移机制（能垒分别为0.97和1.83 kcal/mol）比协同转移（2.85 kcal/mol）更具优势，为设计新型荧光探针提供了分子舞步蓝图。

<结论>

1,4-二羟基蒽醌在乙腈溶液中的激发态分子内质子转移（ESIPT）与双质子转移（ESIDPT）动力学研究显示，当用405纳米泵浦光激发正常形态（N form）时，S₁态发生了ESIPT过程。通过全局拟合获得ESIPT的时间常数为438飞秒。更有趣的是，在约10皮秒延迟时间后，飞秒瞬态吸收光谱中出现了一个新的受激发射（SE2）信号——这就像分子在完成第一次质子跳跃后，又优雅地完成了第二次跳跃。SE2信号被指认为T2形态的发射，证明1,4-DHAQ以3.2皮秒的时间常数完成了ESIDPT过程。飞秒瞬态吸收实验与量子化学计算的完美结合，就像给分子运动装上了超慢动作摄像头，清晰捕捉到了这种逐步双质子转移的分子芭蕾。