分子與金屬納米粒子間能量傳遞研究重要進展

王朝暉(廈門大學化學化工學院，固體表面物理化學國家重點實驗室，福建廈門361005)

分子與金屬納米粒子間能量傳遞研究重要進展

王朝暉
(廈門大學化學化工學院，固體表面物理化學國家重點實驗室，福建廈門361005)

[Highlight]

www.whxb.pku.edu.cn

北京大學鄭俊榮教授與廈門大學鄭南峰教授

等合作，利用時間分辨多維振動光譜技術，深入系統地研究了金屬納米粒子表面吸附分子體系的能量轉移超快動力學過程。他們的研究發現，當吸附在金屬納米粒子(Pt和Pb)表面的一氧化碳分子被激發到振動激發態后，CO分子會很快弛豫回基態，同時通過電子-空穴對的激發把能量傳遞給納米粒子。當納米粒子的直徑從2 nm縮小到1 nm時，這一過程的速率變慢了20倍！而且CO分子吸附位點也對這一過程的時間常數有明顯影響。這一結果對理解異相催化過程中金屬納米結構表面分子的反應動力學具有非常關鍵的意義。他們的成果最近發表在Nature Communications1上，題目為：Two Distinctive Energy Migration Pathways of Monolayer Molecules on Metal Nanoparticle Surfaces。

鄭俊榮教授長期從事時間分辨二維紅外光譜(2D-IR)的研究，為這一領域的發展做出了非常突出的貢獻2－10。2D-IR光譜是在傳統的紅外光譜方法上發展出來的超快光譜技術，不但能實時跟蹤分子振動激發態的弛豫過程和解析分子三維結構3，還可以非常直觀地獲得分子間相互作用的通道、強弱、時間常數等重要的結構和動力學信息。鄭俊榮教授基于振動模式選擇的分子間傳能模型，建立了具有0.1 nm空間分辨能力的分子尺技術(angstrom molecular ruler)4，并用這一技術系統研究了溶液體系離子間相互作用4、振動能量傳遞6,11,12、離子團聚2等超快動力學過程，提出了定量計算分子間能量傳遞速率的理論模型和數學方程4。

鄭俊榮教授的研究在分子水平、納米尺度揭示了分子間振動能量傳遞的機制和動力學，有助于我們理解由分子間相互作用引起的分子間能量交換、納米尺度的熱傳導、團簇形成機理等物理化學過程，不但對異相催化過程機理研究有重要意義，而且為納米材料的功能化、分子器件的設計等重要前沿領域的研究提供了非常有益的結構和動力學數據。

References

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10.3866/PKU.WHXB201603011