布拉格 IOCB 的研究人員首次描述了一種基本芳香分子行為的原因，這種分子不僅以其藍色，而且還因其其他不尋常的特性——甘菊藍而令科學(xué)界著迷。他們當(dāng)前的工作將影響未來幾年有機化學(xué)的基礎(chǔ)，并且在實踐中將有助于充分利用捕獲的光能的最大潛力。這篇文章發(fā)表在《美國化學(xué)會雜志》 ( JACS ) 上。
多年來，甘菊環(huán)一直激起化學(xué)家的好奇心。盡管沒有明顯的原因，但為什么它是藍色的問題，大約五十年前由一位具有全球重要性的科學(xué)家約瑟夫·米歇爾教授(Josef Michl)回答，巧合的是，他與布拉格 IOCB 關(guān)系密切?，F(xiàn)在，托馬斯·斯拉尼納 (Tomáš Slanina) 博士正在追隨他的腳步，為該領(lǐng)域的同事提供另一個難題的解決方案。他和他的同事令人信服地描述了為什么微小的甘菊分子違反了普遍的卡夏規(guī)則。
該規(guī)則解釋了分子在轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N激發(fā)態(tài)時如何發(fā)光。如果我們用上升的樓梯來類比，那么第一步，即分子的第一個激發(fā)態(tài)，是高的，隨后的每個臺階都較低，因此更接近前一個臺階。臺階之間的距離越小，分子從臺階落到較低水平的速度就越快。然后它在第一步等待最長的時間，然后返回到基礎(chǔ)水平，然后它可以發(fā)光。但甘藍的行為有所不同。
為了解釋甘菊環(huán)的行為，IOCB 布拉格的研究人員使用了(反)芳香性的概念。再說一遍，簡單地說，芳香物質(zhì)的特征不是芳香氣味，而是穩(wěn)定的或令人滿意的，如果你愿意的話。一些化學(xué)家甚至用熟悉的笑臉表情符號非正式地提及它。另一方面，抗芳香物質(zhì)不穩(wěn)定，分子試圖盡快逃離這種狀態(tài)。它離開較高的能量狀態(tài)并向下墜落。第一步，甘菊環(huán)是不飽和的，即反芳香族的，因此以皮秒的量級向下落，而沒有時間發(fā)光。然而，在第二步中，它的表現(xiàn)就像一種令人滿意的芳香物質(zhì)。這很重要!它甚至可以在這種激發(fā)態(tài)下存在整整納秒，這足以發(fā)光。
通過他們的研究，Slanina 的團隊正在響應(yīng)當(dāng)前的需求，尋求一種方法來確保分子捕獲的光子(例如來自太陽)的能量不會丟失，并且可以進一步使用(例如轉(zhuǎn)移分子之間的能量或太陽能電池中的電荷分離)。目標(biāo)是創(chuàng)造盡可能有效地管理光能的分子。此外，在本文中，研究人員表明在許多情況下，甘菊的特性是可轉(zhuǎn)移的。它可以簡單地連接到任何芳香分子的結(jié)構(gòu)上，因此該分子獲得了甘菊環(huán)的關(guān)鍵特性。
托馬斯·斯拉尼納 (Tomáš Slanina) 補充道：“我喜歡那些簡單的理論，你可以輕松想象、記住，然后運用它們。這正是我們已經(jīng)成功做到的。我們已經(jīng)回答了為什么分子以某種方式表現(xiàn)的問題，并且我們使用了一個非常簡單的概念。”
在他們的研究中，IOCB 布拉格的科學(xué)家們使用了幾個獨特的程序，可以計算分子中的電子在上述較高激發(fā)態(tài)下的行為。一般來說，人們對這些狀態(tài)知之甚少，因此這項工作也是開創(chuàng)性的，因為它為進一步研究打開了大門。而且，發(fā)表在JACS上的文章不僅是計算性的，而且是實驗性的。托馬斯·斯拉尼納 (Tomáš Slanina) 小組的研究人員通過一項實驗支持了他們的發(fā)現(xiàn)，該實驗準確地證實了計算數(shù)據(jù)的正確性。他們還與(反)芳香分子領(lǐng)域世界上最受尊敬的權(quán)威之一、瑞典烏普薩拉大學(xué)的 Henrik Ottosson 教授合作。這是JACS第二次對他們的合作感興趣;第一次是關(guān)于另一種主要分子——苯的研究。
然而，蔚藍的故事更加具有層次性。它不僅涉及光化學(xué)，還涉及醫(yī)學(xué)。與第一個區(qū)域一樣，第二個區(qū)域也帶有布拉格 IOCB 的印章——其實驗室開發(fā)的首批藥物之一是一種基于含有甘菊油衍生物的軟膏。幾十年來，這個貼有 Dermazulen 標(biāo)簽的小盒子，含有一種具有治療和抗炎作用的制劑，已在全國各地的急救箱中占有一席之地。
