神秘的蓝色分子将有助于更好地利用光能

布拉格 IOCB 的研究人员首次描述了一种基本芳香分子行为的原因，这种分子不仅以其蓝色，而且还因其其他不寻常的特性——甘菊蓝而令科学界着迷。他们当前的工作将影响未来几年有机化学的基础，并且在实践中将有助于充分利用捕获的光能的最大潜力。这篇文章发表在《美国化学会杂志》 ( JACS ) 上。

多年来，甘菊环一直激起化学家的好奇心。尽管没有明显的原因，但为什么它是蓝色的问题，大约五十年前由一位具有全球重要性的科学家约瑟夫·米歇尔教授(Josef Michl)回答，巧合的是，他与布拉格 IOCB 关系密切。现在，托马斯·斯拉尼纳 (Tomáš Slanina) 博士正在追随他的脚步，为该领域的同事提供另一个难题的解决方案。他和他的同事令人信服地描述了为什么微小的甘菊分子违反了普遍的卡夏规则。

该规则解释了分子在转变为各种激发态时如何发光。如果我们用上升的楼梯来类比，那么第一步，即分子的第一个激发态，是高的，随后的每个台阶都较低，因此更接近前一个台阶。台阶之间的距离越小，分子从台阶落到较低水平的速度就越快。然后它在第一步等待最长的时间，然后返回到基础水平，然后它可以发光。但甘蓝的行为有所不同。

为了解释甘菊环的行为，IOCB 布拉格的研究人员使用了(反)芳香性的概念。再说一遍，简单地说，芳香物质的特征不是芳香气味，而是稳定的或令人满意的，如果你愿意的话。一些化学家甚至用熟悉的笑脸表情符号非正式地提及它。另一方面，抗芳香物质不稳定，分子试图尽快逃离这种状态。它离开较高的能量状态并向下坠落。第一步，甘菊环是不饱和的，即反芳香族的，因此以皮秒的量级向下落，而没有时间发光。然而，在第二步中，它的表现就像一种令人满意的芳香物质。这很重要!它甚至可以在这种激发态下存在整整纳秒，这足以发光。

通过他们的研究，Slanina 的团队正在响应当前的需求，寻求一种方法来确保分子捕获的光子(例如来自太阳)的能量不会丢失，并且可以进一步使用(例如转移分子之间的能量或太阳能电池中的电荷分离)。目标是创造尽可能有效地管理光能的分子。此外，在本文中，研究人员表明在许多情况下，甘菊的特性是可转移的。它可以简单地连接到任何芳香分子的结构上，因此该分子获得了甘菊环的关键特性。

托马斯·斯拉尼纳 (Tomáš Slanina) 补充道：“我喜欢那些简单的理论，你可以轻松想象、记住，然后运用它们。这正是我们已经成功做到的。我们已经回答了为什么分子以某种方式表现的问题，并且我们使用了一个非常简单的概念。”

在他们的研究中，IOCB 布拉格的科学家们使用了几个独特的程序，可以计算分子中的电子在上述较高激发态下的行为。一般来说，人们对这些状态知之甚少，因此这项工作也是开创性的，因为它为进一步研究打开了大门。而且，发表在JACS上的文章不仅是计算性的，而且是实验性的。托马斯·斯拉尼纳 (Tomáš Slanina) 小组的研究人员通过一项实验支持了他们的发现，该实验准确地证实了计算数据的正确性。他们还与(反)芳香分子领域世界上最受尊敬的权威之一、瑞典乌普萨拉大学的 Henrik Ottosson 教授合作。这是JACS第二次对他们的合作感兴趣;第一次是关于另一种主要分子——苯的研究。

然而，蔚蓝的故事更加具有层次性。它不仅涉及光化学，还涉及医学。与第一个区域一样，第二个区域也带有布拉格 IOCB 的印章——其实验室开发的首批药物之一是一种基于含有甘菊油衍生物的软膏。几十年来，这个贴有 Dermazulen 标签的小盒子，含有一种具有治疗和抗炎作用的制剂，已在全国各地的急救箱中占有一席之地。