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超分子化学与智能材料团队胡晓玉/王乐勇课题组在超分子构筑高效人工光捕获体系取得初步进展

日期:2018年2月5日 09:45

近悉,化学化工学院介观化学教育部重点实验室超分子化学与智能材料团队胡晓玉/王乐勇课题小组在基于超分子组装体构筑人工光捕获体系研究取得初步进展,其成果“Highly Efficient Artificial Light-Harvesting Systems Constructed in Aqueous Solution Based on Supramolecular Self-Assembly”于2018131日在著名的德国应用化学(Angew. Chem. Int. Ed.,DOI:10.1002/anie.201800175)上在线发表。博士研究生郭书文为该论文第一作者,胡晓玉副研究员、王乐勇为论文共同通讯作者。

光合作用是自然界生命体赖以生存、进行活动的基础,模拟自然界的捕光天线体系,在光催化、光化学传感、发光器件、光电转换以及解决人类面临的能源危机等方面具有重大的意义。紧密堆叠、镶嵌于蛋白的色素分子构成了高效的光捕获天线体系,它不仅能高效收集分散的太阳光能,也可以保证反应中心在弱光条件下也被活化。目前,模拟自然捕光天线体系已取得巨大进步,但在水相中构筑高效人工光捕获体系仍然是一项挑战性的工作。

胡晓玉/王乐勇课题组利用客体双亲性分子G和主体水溶性大环柱芳烃(WP6)和疏水性染料尼罗红(NiR)/曙红Y(ESY)构筑了两种高效人工光捕获体系。双亲性分子GWP6发生主客体作用形成超分子双亲体,然后进一步正交组装形成超分子纳米组装体,其结果大幅度提高了分子G的聚集诱导发光能力(AIE效应)。这一纳米组装体可以将疏水染料NiR包载在其实心核中,并可以作为能量给体,实现由能量给体GNiR的能量转移,且体系在给体和受体比例为150:1时的天线效应为25。鉴于这一超分子纳米聚集体的优良发光性能,他们更进一步构筑了另一人工捕光体系,实现了由能量给体G到曙红Y的能量转移,这一体系在给体和受体比例为200:1时的天线效应为28。超分子组装体简单高效地构筑了模拟自然界光合作用的平台,为进一步实现光电转换与能量存储提供了良好的基础,后续研究将进一步深入展开。

该项目得到国家自然科学基金、科技部重大研究计划和德国洪堡基金的资助;同时感谢南京大学地球科学系陆现彩教授,生命学院张冬梅副教授和王睿勇副教授,以及化学化工学院强琚莉副教授和林晨副教授的深入讨论。

胡晓玉副研究员在中国科学院成都生物所获得博士学位,并于20117月到南京大学化学化工学院从事研究工作,期间主要从事超分子智能材料和药物转运/DNA转染的研究。她在南京大学工作期间获得了NSFC青年基金和NSFC面上基金等资助,作为第一或通讯作者发表了一系列高质量SCI研究论文如Acc. Chem. Res.Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc.Chem. Mater.Chem. Commun.等。特别是胡晓玉博士在2016年获得国际著名的德国洪堡基金会(Humboldt Fellowship for Experienced Researcher)的资助,是对取得优秀研究业绩,独立获得基金资助,并已显示独立研究能力的年轻科学家的一种积极肯定。博士生郭书文同学是2015级博士研究生,博士研究期间从事超分子组装构筑动态体系,科研工作积极主动、具有较强的独立工作能力。

所属类别: 科研进展

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