上海有机所实现卟啉二维可控异质组装用于定向能量传递和电荷分离

背景：光合生物通过色素精准排列实现高效能量转移，天然绿小体由细菌叶绿素自组装形成有序阵列，这启发了人工光合组装体的设计。研究目的：针对如何在水相中实现卟啉小分子的可控二维嵌段型异质组装，并探究其激子传递和电荷分离机制的挑战，中国科学院上海有机化学研究所等团队合作，旨在构建新型纳米片层状卟啉组装体平台。结论：研究首次成功构筑了水相中二维可控卟啉嵌段异质组装体，通过设计阳离子型两亲性锌卟啉协同π-π作用、氢键和疏水作用，提出错位双分子层模型和介稳态中间体组装机制；利用种子/外延生长法构建了锌钴卟啉供受体分区异质结构，空间分布的平均荧光寿命验证了其结构。荧光淬灭和飞秒-瞬态吸收实验表明，该异质结构中激子迁移速率较无受体时提升最高2.5倍，并驱动电荷分离态形成，激发态衰减速率与纳米片层面积呈协同关系。该研究为人工光合作用系统的性能调控奠定了重要基础。