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化学所研究人员首次观察到花青染料分子的延迟荧光
2005-07-18 | 编辑:clone | 【 】【打印】【关闭

花青染料分子Cy5是为数不多的、已商业化的、发光在近红外区的染料分子。在超灵敏的成像和光谱中作为一种荧光探针分子,Cy5分子已被广泛用来表征生物大分子如蛋白质、核酸的局域微环境。过去的几十年已有大量的研究报道了Cy5这一类花青分子的光物理、光化学性质,主要涉及到激发单线态的失活过程,包括内转换和荧光衰减到基态、系间窜越到三线态和通过顺反异构化到一个发光比较弱的异构体。由于Cy5分子结构复杂,其三线态的形成和顺反异构过程是相互竟争的过程,这导致了Cy5分子的光谱特性的复杂性,在很大程度上限制了Cy5探针分子的应用。

在中国科学院“百人计划”和国家自然科学基金委的支持下,中国科学院化学研究所分子反应动力学国家重点实验室的夏安东研究员与德国PicoQuant公司合作,通过设计研究方法和手段,对Cy5进行针对性的研究,第一次观测到了该染料分子的延迟荧光和磷光,并阐明了延迟荧光的来源。

研究发现稳定的反式Cy5分子被激发到激发单线态后,分别被光异构到顺式基态和三线态,由于简并的顺式三线态与反式单线态势能面的能量差与热活化能(kT)相当,处于顺式三线态的分子可以通过热诱导的作用回到反式的单线激发态而发出延迟荧光。这一结果对了解Cy5分子的三线态性质和顺反异构化过程及其在单分子光谱测量中的应用具有重要意义。相关研究结果已经发表在近期《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2005127, 8064-8066)上。

 

(a)在室温(RT)和低温(LT)下,Cy5(0.5´10-5 M) 的延迟荧光和磷光;(b)Cy5分子的势能面

 

                                                            分子反应动力学国家重点实验室

                                                                                                                                     200571

 

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