Терагерцовых волн выявить скрытые процессы в сверхбыстрой искусственного фотосинтеза

Команда исследователей из Осакского университета, в сотрудничестве с Токийского технологического института, под непосредственным наблюдением переноса заряда и межмолекулярных взаимодействий в области искусственного фотосинтеза, который происходит на пикосекунда (ПС) масштаб (10-12). С временным разрешением нарушенного полного отражения (ТР-АТР) спектроскопии в терагерцовой (ТГц) области, они показали процесс искусственного фотосинтеза материал [Ре(со)2(bpy) {П(Тон)3}2](PF6, несущих) в триэтаноламина (TEOA) растворителя в качестве восстановителя. Их результаты исследования были опубликованы в научных докладах.

Искусственный фотосинтез, или фотокаталитической реакции для получения химической энергии из оксида углерода (СО2) и легких, как солнечные батареи, перспективный следующего поколения экологически чистой энергии. В частности, фотокаталитическая реакция с использованием рения (Рэ) комплексов является весьма эффективным. Для того, чтобы создать эффективный фотокаталитический молекул, необходимо изучить, как фотокаталитическая реакция возникает на сроки пикосекунд. Однако невозможно непосредственно наблюдать различные явления в фотокаталитической реакции.

Исследователи попытались получить сведения об изменениях в относительных положениях молекул и переноса заряда с использованием время-разрешенной нарушенного полного отражения (ТР-АТР) спектроскопии. Фотокаталитический молекулы, которые поглощают свет способствовать уменьшению выбросов CO2 в CO, выводя его на более высокий энергетический уровень. Они рассматриваются как перенос заряда от восстановителя TEOA вновь произошел в фотокаталитической реакции.

Поскольку использование ТГц волны, частота которых меньше, чем у видимого света и инфракрасного света, выявляет изменения в межмолекулярных колебаний (то есть энергий между двумя соседними молекулами) в терагерцовом (низкочастотной) области, это позволяет один, чтобы наблюдать, как TEOA молекулы вокруг повторной комплексной двигаться и как перенос электрона происходит.

Однако, поскольку большинство растворителей, используемых в фотокаталитических исследований имеют высокую интенсивность поглощения в ТГц области, трудно наблюдать в TEOA растворителя. Таким образом, команда смешанная спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения и ТГц временной области спектроскопии для проведения ТР-АТР в субмиллиметровой области.

Кроме того, для проведения сверхбыстрым временным разрешением измерений, они объединили насос зонд спектроскопия с ТР-АТР, наблюдая за тем, как молекулы TEOA переехали и как переноса электронов происходило на пикосекундном масштабе шкалы времени в ходе фотокаталитической реакции, впервые в мире. В насос зонд спектроскопия, насос импульса с длиной волны 400 Нм возбужденные образца, а затем зондирующий импульс (ТГц импульса) используется для зондирования образца после заданного времени задержки. В результате им удалось выявить межмолекулярного колебательного режима с трехэтапный процесс релаксации на сроки пикосекунд после фотовозбуждения:

• До 9 л. с., Температура перевооружение комплекса резко возрастает вследствие поглощения света, вызывая передачу тепла от ре ионов с молекулами TEOA, и в возбужденном состоянии было охладить.
• От 10 до 14 л. с., Расстояние между молекулами TEOA и Ре ионов уменьшается при вращении молекулы TEOA.
• После 14 л. с., передачи заряда от TEOA вновь произошло. Расстояние между этими положительно заряженными молекулами вырос на отталкивающие кулоновские силы, отделяя их.

Профессор Кимура из Университета Осаки, говорит, «использование ТГц света позволяет наблюдать роль восстановителя в фотокаталитической реакции. ТР-НПВО-спектроскопии в ТГц области будет способствовать разработке высокоэффективных фотокаталитических реакций. Наблюдение относительного движения между двумя молекулами и динамика оплаты по спектроскопии помогут исследования на различных реакционных процессов в областях биологии и химии».