
【化】 internal conversion in photochemistry
光化學内轉換(Guānghuàxué Nèi Zhuǎnhuàn),英文術語為Internal Conversion (IC),是光物理過程中一種重要的非輻射躍遷機制。以下從專業角度進行解釋:
光化學内轉換指處于相同電子自旋多重度的激發态電子能級(如單重态與單重态之間)之間的非輻射躍遷過程。該過程通過分子内振動耦合實現能量耗散,不涉及光子發射或自旋态改變。其速率極快(通常為飛秒至皮秒量級),是光激發态分子釋放能量的主要途徑之一 。
能量以熱能形式釋放至周圍環境,不産生熒光或磷光。
僅發生于相同自旋态能級間(如 ( S_n rightarrow S_1 )),區别于涉及自翻轉的系間竄越(ISC)。
高激發态(( S_n ))通過分子振動弛豫快速降至最低激發單重态(( S_1 )),符合卡莎規則(Kasha's Rule)——光化學反應通常源于最低激發态 。
過程 | 能量轉移形式 | 自旋多重度變化 | 典型時間尺度 |
---|---|---|---|
内轉換 (IC) | 非輻射 | 不變(單重态→單重态) | ( 10^{-15} - 10^{-12} ) 秒 |
系間竄越 (ISC) | 非輻射 | 改變(單重态→三重态) | ( 10^{-12} - 10^{-3} ) 秒 |
熒光 | 輻射 | 不變(單重态→單重态) | ( 10^{-9} - 10^{-7} ) 秒 |
内轉換是光保護機制的核心環節。例如,植物葉綠素通過高效IC避免強光損傷,而有機光伏材料中IC速率直接影響光能轉化效率 。調控IC路徑已成為設計高效光催化劑的關鍵策略之一。
權威參考文獻:
光化學内轉換是指處于同一電子态(相同多重度)的激發态分子,通過非輻射方式将能量轉移至振動模式或周圍介質的過程。以下是關鍵要點:
基本定義
當分子吸收光子躍遷到高能态後,若在相同多重态内(如單重态到單重态)通過等能躍遷釋放能量,稱為内轉換。例如,S₂→S₁的躍遷(單重态間)通過振動弛豫完成能量耗散。
能量傳遞機制
該過程不發射光子,而是将激發态能量轉化為分子振動動能或熱能,通過碰撞傳遞給周圍介質分子。這種能量轉移常導緻斯托克斯位移(熒光波長長于激發光)。
與相關概念的區别
時間尺度與影響
内轉換通常在皮秒(10⁻¹²秒)量級完成,是光化學反應中激發态失活的主要途徑之一,直接影響光化學反應的量子效率和産物分布。
該過程在光合作用、光催化及光敏材料設計中具有關鍵作用,例如通過控制内轉換效率可優化光能利用率。
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