近期，山西大学王爱博士和北京大学王炳武和高松团队在Chin. Chem. Lett 上发表题为“Diradicals induced long-lived charge-separated state in a photo-driven coordination molecular rotor: crystal structure and photophysical response”的研究论文（https://doi.org/10.1016/j.cclet.2026.112543）。该论文报道了一例哑铃型配合物分子转子在550 nm外加光源诱导下能产生较稳定的双自由基，是该分子出现912 ns超长瞬态吸收寿命的主要原因。

稳态光谱与纳秒瞬态吸收光谱揭示了从锌(II)四苯基卟啉（ZnTTP）至苝二酰亚胺衍生物（BPPDI）的光诱导能量转移过程与电子转移动力学。氙灯照射下的电子顺磁共振光谱结合理论计算证实，光诱导电荷分离过程中会形成双自由基（ZnTTP•⁺与BPPDI•⁻），从而产生寿命超过912纳秒的长寿命电荷分离态。

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分子转子通常被用作液体环境中的黏度传感器，为探究细胞内化学物质传输和各种生物分子机制的动态过程提供关键信息。其快速旋转运动能力实现了分子几何构型与电荷传输态之间的动态切换，这是先进电子应用的关键特征。受生物分子转子及其宏观对应物的启发，研究人员已成功设计出能将光、热或电刺激转化为可控机械旋转的人工分子转子。这类分子转子的基础设计策略聚焦于实现纳米尺度的目标功能，包括分子马达、推进器、开关元件和传感组件。分子转子电子器件的性能本质上受限于旋转速率与热稳定性之间的权衡关系。但是，理解浓度、温度及外部刺激（包括光场、热场和磁场）如何影响分子转子的旋转动力学和热稳定性，至今仍极具挑战。实现电荷分离态（CSS）的高产率和长期稳定性是设计用于捕获太阳能的人工光合作用系统的一个核心目标。由于通常存在快速的电荷复合过程，在供体-受体（D-A）体系中获得长寿命的光驱动电荷分离态仍然是一个难题。

本研究通过溶剂热法制备了一例新型哑铃型D-A排布结构的配位分子转子1 [(ZnTTP)2BPPDI·1.75CHCl3]，其中ZnTTP为锌(II)四苯基卟啉，BPPDI为苝二酰亚胺衍生物。核磁的滴定实验和连续七天的核磁数据表明，转子1在三氯甲烷中的结构与单晶结构保持一致。当以ZnTTP自身的最大吸收波长423 nm作为激发波长时，转子1的室温荧光光谱表现出聚集诱导猝灭（ACQ）现象。此外，随着浓度增加，荧光发射峰出现红移。这种浓度依赖性现象归因于内滤效应（IFE）以及浓溶液中不同类型聚集体的形成。当激发波长调整为550 nm时，配合物1在1.0 × 10^-⁷至1.0 × 10^-⁵ mol/L的低浓度范围内呈现聚集诱导发光（AIE）特性。但在更高浓度下（1.0 × 10^-³和1.0 × 10^-⁴mol/L），由于浓溶液的内滤效应，最大发射峰强度再次急剧下降。稳态光谱和纳秒瞬态吸收光谱表明，在配合物1中，存在从ZnTTP到BPPDI的光诱导能量转移过程和电子转移过程。氙灯照射下的电子顺磁共振（EPR）光谱结合理论计算证明，在光诱导电荷分离过程中形成了双自由基（ZnTTP•⁺和 BPPDI•⁻），从而产生了寿命超过 912ns 的长寿命电荷分离态。EPR 光谱拟合结果为“Sys1. S=1;”，表明存在一个耦合的双自由基系统。这可能是由于转子1中的双自由基ZnTTP•⁺-BPPDI•⁻之间存在强烈的自旋-自旋相互作用所致。由于 EPR 光谱是在30 K下收集的，冷冻的氯仿可能会导致局部环境的不均一性，因此，由于 ZnTTP 的锌（Zn）原子与 BPPDI 的氮（N）原子之间存在单配位键，转子分子1可以采取不同的构象。因此，强耦合双自旋系统的权重为1，而弱耦合双自旋系统的权重为 0.24（相当于单自旋值 0.12 的两倍）。照射后经过 10 分钟的暗处理，EPR 光谱完全恢复至光照前的信号。根据理论计算，参与三重态跃迁的最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占分子轨道（LUMO）分别由ZnTTP的π轨道和BPPDI的π*轨道占据，这可能有助于延长 ZnTTP•⁺-BPPDI•⁻ 电荷分离态（CSS）的寿命。我们的工作进一步证明了双自由基的产生有利于在配合物转子分子中获得长寿命的电荷分离态。未来的研究将致力于在不同场效应（如光照、磁场）的作用下，精确调控此类分子转子的微观运动。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cclet.2026.112543

（内容转载自公众号：ChinChemLett ）

一      审：张雅蓉

二      审：马俊红

三      审：郭   炜