
【化】 internal conversion in photochemistry
光化学内转换(Guānghuàxué Nèi Zhuǎnhuàn),英文术语为Internal Conversion (IC),是光物理过程中一种重要的非辐射跃迁机制。以下从专业角度进行解释:
光化学内转换指处于相同电子自旋多重度的激发态电子能级(如单重态与单重态之间)之间的非辐射跃迁过程。该过程通过分子内振动耦合实现能量耗散,不涉及光子发射或自旋态改变。其速率极快(通常为飞秒至皮秒量级),是光激发态分子释放能量的主要途径之一 。
能量以热能形式释放至周围环境,不产生荧光或磷光。
仅发生于相同自旋态能级间(如 ( S_n rightarrow S_1 )),区别于涉及自翻转的系间窜越(ISC)。
高激发态(( S_n ))通过分子振动弛豫快速降至最低激发单重态(( S_1 )),符合卡莎规则(Kasha's Rule)——光化学反应通常源于最低激发态 。
过程 | 能量转移形式 | 自旋多重度变化 | 典型时间尺度 |
---|---|---|---|
内转换 (IC) | 非辐射 | 不变(单重态→单重态) | ( 10^{-15} - 10^{-12} ) 秒 |
系间窜越 (ISC) | 非辐射 | 改变(单重态→三重态) | ( 10^{-12} - 10^{-3} ) 秒 |
荧光 | 辐射 | 不变(单重态→单重态) | ( 10^{-9} - 10^{-7} ) 秒 |
内转换是光保护机制的核心环节。例如,植物叶绿素通过高效IC避免强光损伤,而有机光伏材料中IC速率直接影响光能转化效率 。调控IC路径已成为设计高效光催化剂的关键策略之一。
权威参考文献:
光化学内转换是指处于同一电子态(相同多重度)的激发态分子,通过非辐射方式将能量转移至振动模式或周围介质的过程。以下是关键要点:
基本定义
当分子吸收光子跃迁到高能态后,若在相同多重态内(如单重态到单重态)通过等能跃迁释放能量,称为内转换。例如,S₂→S₁的跃迁(单重态间)通过振动弛豫完成能量耗散。
能量传递机制
该过程不发射光子,而是将激发态能量转化为分子振动动能或热能,通过碰撞传递给周围介质分子。这种能量转移常导致斯托克斯位移(荧光波长长于激发光)。
与相关概念的区别
时间尺度与影响
内转换通常在皮秒(10⁻¹²秒)量级完成,是光化学反应中激发态失活的主要途径之一,直接影响光化学反应的量子效率和产物分布。
该过程在光合作用、光催化及光敏材料设计中具有关键作用,例如通过控制内转换效率可优化光能利用率。
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