第十九章 超分子光化学分子器件.ppt

第十九章超分子光化学分子器件
主要内容:
引言
分子器件与超分子光化学
超分子光化学分子器件
展望
引言
自然界中复杂的光生物过程诸如:光合作用、视觉机理,这些自然界精巧的光化学反应和光功能都是在天然的超分子体系内进行的,但我们对它们的结构,有序排列、力能学和动力学等方面的奥秘了解的甚少
近年来受到广泛重视的分子电子学研究的兴起以及光电子功能材料的出现,不仅要求从机理上对存在的种种问题给以阐明,而且还要获得具体可用的实际材料
要求科学家们设计、制造出人工体系模拟上述过程,研究其作用机理,以满足人类不断增长的多种需要,而超分子光化学分子器件的研究提供了一个良好的模型体系
“器件”是指各种具有不同功能的元件经组装后用来完成特定复杂功能的组合件,概念延伸到分子水平,就形成了分子器件
分子器件的研究最近十几年才得到迅速的发展,主要得益于以下各科学领域的研究突破:
分子器件
分子器件与超分子光化学
探测显微技术的迅速发展( Binnig and Rohrer,1986,物理学诺贝尔奖)
超分子简单易行的合成方法的实现( Pederson, Cram, and Lehn,1987,化学诺贝尔奖)
生物系统的光合成工作原理的阐明(Deisenhofer, Huber, and Michel ,1988,化学诺贝尔奖)和ATP的合成(Boyer, Skou, and Walker, 1997,化学诺贝尔奖)
均相和多相体系中的热和光致的电子转移反应机理研究的巨大进展(Marcus ,1992,化学诺贝尔奖)
(物理)从上向下(top-down)方法内在局限性, (化学)自下而上(bottom-up)方法优点
超分子化学:研究超出于分子实体之外的化学,主要是研究那些通过分子间非共价键相互作用而组织起来的化学物种所表现的物理、化学以及生物特性和行为的科学
超分子光化学:研究超分子物种与光作用而产生的光物理、光化学以及光生物特性和行为的科学
超分子光化学
超分子与大分子的区别
超分子体系的种类
超分子光化学与分子器件的关系
Schematic representation addressing the difference between supermolecules and large molecules according to the photochemical approach
超分子与大分子的区别
L
L
L
L
M
笼状化合物
(cage type system)
H
H
G
主客体系
(host-guest system)
旋转体
(rotaxanes system)
联锁体
(catenanes system)
A
B
C
D
共价键联结的四元体系
(covalently-linked ponents)
. Schematic represention of five types of supramolecular species
超分子体系的种类
受体
底物
络合或分子间键
超分子
识别
催化
传递
分子器件
多分
子有
序集
合体
化学调控
光化学调控
电化学调控
超分子光化学分子器件
. Schematic representation of relationship between supramolecule and molecular devices
超分子光化学与分子器件的关系
超分子光化学分子器件
光能转换分子器件
荧光分子传感器
分子开关
分子机器