爱媛大学 纳秒激光脉冲激发过程中纳米粒子加热和光化学反应放大的示意图
强烈的纳秒532纳米脉冲激光激发光致变色二芳基乙烯的水性纳米粒子胶体导致开环反应产率的急剧放大
这种机制被解释为与纳米尺度激光加热和纳米粒子中的光化学反应相结合的“光协同反应”
荣誉:皇家化学学会 爱媛大学的一个研究小组发现，在强烈的纳秒激光脉冲诱导下，光致变色二芳基乙烯的水性纳米粒子胶体中的开环反应产率显著增加，并阐明了其放大机制
这些发现发表在2020年7月4日的《化学通讯》上，并出现在杂志的封底
由于受限的分子运动/振动以及相邻分子之间的电子相互作用，固体中的有机分子与溶液中的分子具有不同的环境
预计有机固体会显示出不同于溶液的光化学反应和光物理性质
特别地，用高光子密度的光照射，例如对固体的超短脉冲激光，允许多发色团和多光子之间的相互作用，导致传统光照射不能实现的新的光化学反应
在这项研究中，研究人员将二芳基乙烯衍生物作为有机固体样品
二芳基乙烯衍生物，首次由教授合成
九州大学的Irie展示了无色开放形式和有色封闭形式之间的光致可逆转变
光转换过程中的化学键重排不仅迅速引起颜色的变化，而且引起各种物理和化学性质的变化，如荧光光谱、折射率、氧化/还原电位和手性性质
最近，世界上许多研究人员报道了二芳基乙烯晶体通过利用它们的形状变化，如膨胀/收缩，以及由光引起的弯曲和卷曲，显示出光机械功能
因此，二芳基乙烯衍生物作为下一代光能转换材料受到广泛关注
在这项研究中，研究人员通过再沉淀法制备了封闭形式的二芳基乙烯衍生物的水性纳米粒子胶体，并检测了在单次纳秒激光脉冲(激发波长；532纳米，脉冲持续时间；6 ns)
结果表明，纳米粒子的反应产率随着激光能量密度的增加呈三级增加，而溶液的反应产率则单调增加
也就是说，研究人员首次发现纳秒激光脉冲对反应产率的非线性增加仅在纳米粒子中观察到
基于稳态和时间分辨光谱的结果，放大开环反应的机理可以用纳米尺度光热转换和纳米粒子中的光化学反应耦合的“光协同效应”来解释
与简单的温度效应不同，纳米尺度的激光热效应，即
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受激分子的光热转换和纳米尺度的热传导起着重要的作用
简而言之，在纳秒脉冲中由一个光子激发的一个封闭形式的分子加热了周围的分子(产生由多个高温分子组成的热簇)
当热团簇中的另一个分子吸收同一脉冲的另一个光子时，在这种短暂的高温条件下会发生增强的开环反应
这个过程依赖于多发色团和多光子之间的相互作用，这种相互作用可以通过具有高分子密度的有机固体和具有高光子密度的ns激光脉冲的组合来诱导
这些结果将加深对固体光功能材料的新型激光诱导反应的“光协同响应”特性的理解
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