英语翻译：

【化】 intramolecular energy transfer

分词翻译：

分子的英语翻译：

element; member; molecule; numerator
【计】 molecusar
【化】 molecule
【医】 molecule

内的英语翻译：

inner; inside; within
【医】 end-; endo-; ento-; in-; intra-

能量传递的英语翻译：

【化】 energy transfer

专业解析

分子内能量传递（Intramolecular Energy Transfer）是指能量在同一个分子内部的不同部分或不同能级之间转移的过程。该现象在光化学、光物理及生物化学中至关重要，其机制涉及电子激发态能量的重新分布。以下是详细解释：

一、基础定义与机制

分子内能量传递的核心是激发态能量通过非辐射方式在分子内转移，例如：

1. 振动弛豫（Vibrational Relaxation）

   高振动能级的激发态分子通过分子内碰撞将能量转化为热能，快速降至同一电子态的最低振动能级。例如，芳香族化合物受光激发后，多余振动能通过化学键传递并耗散。

   来源：Journal of Physical Chemistry A, "Vibrational Energy Relaxation in Polyatomic Molecules"

   链接（ACS Publications）

2. 内转换（Internal Conversion, IC）

   相同多重度电子态（如S₁→S₀）间的能量转移，通常发生于皮秒级时间尺度。典型案例如蒽分子中S₂态经IC迅速降至S₁态。

   来源：Principles of Fluorescence Spectroscopy, Springer

   链接

3. 系间窜越（Intersystem Crossing, ISC）

   不同多重度态（如S₁→T₁）的能量转移，涉及自旋翻转。例如，二苯甲酮在紫外光照下通过ISC生成三重态，驱动光化学反应。

   来源：Photochemistry and Photobiology, "Mechanisms of Intersystem Crossing"

   链接

二、能量传递的驱动因素

• 分子结构影响：共轭体系长度、取代基电子效应（如给电子基团促进ICT机制）。
• 能级匹配：受体与供体能级差需符合能隙定律（Energy Gap Law），能级差越小转移效率越高。
• 空间取向：发色团相对位置影响偶极-偶极耦合效率（Förster共振能量转移，FRET）。

  来源：Nature Reviews Chemistry, "Molecular Design for Efficient Energy Transfer"

  链接

三、生物体系中的实例

在光合作用中，叶绿素分子通过激子耦合（Exciton Coupling）将光能传递至反应中心。例如，紫色细菌捕光复合体（LH2）中细菌叶绿素环状阵列实现超快能量传递（<100 fs）。

来源：Science, "Ultrafast Energy Transfer in Photosynthetic Complexes"

链接

四、理论模型与公式

• Förster共振能量转移（FRET）效率公式：

  $$ E = frac{1}{1 + left( frac{R}{R_0} right)} $$

  其中 ( R ) 为供体-受体距离，( R_0 ) 为临界转移距离（通常2–6 nm）。

• Dexter电子交换机制：适用于短距离（<1 nm）传递，要求轨道重叠：

  $$ k_{ET} propto e^{-beta R} $$

  ( beta ) 为衰减常数（~1 Å⁻¹）。

  来源：IUPAC Gold Book, "Energy Transfer Definitions"

  链接

网络扩展解释

分子内能量传递是指同一分子内部不同自由度或不同结构之间通过特定机制进行的能量转移、转化或交换过程。以下是具体解释：

一、基本概念

分子内能量传递的核心是能量在分子内部的重新分配，例如振动能转化为转动能，或电子态能量变化。 这种传递不涉及分子间的相互作用，而是同一分子内不同自由度（如平动、转动、振动）或电子能级之间的能量流动。

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二、主要传递方式

1. 自由度间能量转换
   分子内部不同运动形式的能量可相互转化，例如：

   • 振动能 → 转动能（如分子振动引发整体旋转）
   • 电子激发态能量 → 振动能（如电子跃迁后能量以分子振动形式释放）

2. 电子态能量传递
   分子外层电子云的分布变化会导致能量转移，例如：

   • 电子能级跃迁（吸收/释放光子能量）
   • 电子-振动耦合（电子能量转化为原子核振动）

3. 构象变化储能
   分子通过构型调整（如蛋白质折叠）将能量储存于化学键或空间结构中，例如：

   • ATP分子中高能磷酸键的形成与断裂
   • 生物大分子通过构象改变实现能量暂存

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三、特殊机制

共振能量转移（分子内适用）：
当分子内部存在振动模式匹配的能级时，能量可通过非辐射方式高效传递，例如：

• 分子内氢键网络中的振动波传递
• 共轭体系中π电子云的协同振动

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四、与分子间传递的区别

特征	分子内传递	分子间传递
作用范围	同一分子内部	不同分子之间
能量形式	自由度转换、电子态变化	热传导、碰撞动能交换
典型场景	光化学反应、酶催化	气体热传导、溶液传热

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五、生物学意义

在生物体内，这种传递是代谢活动的物理基础。例如：

1. 光合作用中叶绿素分子吸收光能后，通过分子内电子传递链转化能量
2. 酶催化时底物分子通过构象变化储存活化能

（注：如需查看具体文献或扩展案例，可参考、4、5的来源资料）

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