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非共價修飾改進光捕獲體系能量利用率示意圖

    在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中科院的大力支持下，中科院理化技術(shù)研究所的研究人員在樹枝形聚合物光捕獲體系研究中取得了新進展。
    近年來，理化所合成光化學(xué)實驗組的研究人員對樹枝形聚合物光捕獲體系中的能量傳遞和電子轉(zhuǎn)移進行了研究，取得一系列創(chuàng)新性成果(J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 2165-2171；J. Phys. Chem., B, 2006, 110, 4047-4053和4663-4670；Macromolecules, 2007，40, 9384-9390等)。
    最近，該組研究人員又設(shè)計合成了一系列外圍修飾萘基團的聚酰胺-胺樹枝形聚合物，通過葫蘆[7]脲對樹枝形聚合物外圍萘基團的非共價修飾，得到外圍具有準輪烷結(jié)構(gòu)的光捕獲樹枝形聚合物。這種非共價修飾具有可逆性，并能有效抑制外圍萘基團間相互作用導(dǎo)致的能量耗散，增加了樹枝形聚合物的發(fā)光量子產(chǎn)率以及從外圍基團到能量受體的能量傳遞效率，提高了光捕獲體系中能量的利用率。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于近期的《美國化學(xué)會志》(J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9100-9106)。這一研究為發(fā)展新型可控光捕獲和發(fā)光樹枝形聚合物提供了新途徑。
    樹枝形聚合物是一類具有高度對稱性的支化高分子，其外圍鏈段隨著化合物代數(shù)的增長以指數(shù)級別增加，具有精確的分子結(jié)構(gòu)，分子內(nèi)存在空腔和分子本身具有納米尺寸等特點，在化合物的核心或外圍修飾上官能團可以實現(xiàn)分子的功能化，這些獨特性質(zhì)使得樹枝形聚合物可以用來模擬光合作用中的光捕獲體系。與天然生物體系的精巧結(jié)構(gòu)相比，樹枝形聚合物外圍大量的光捕獲基團緊密堆積在分子外層，而且分子骨架的構(gòu)象自由度較大，使得外圍基團間存在較多的相互作用，導(dǎo)致捕獲能量的耗散，如何減少這種能量損失，改進光捕獲樹枝形聚合物的性能是目前相關(guān)研究工作的熱點之一。