单个铂酞菁分子在正负偏压激发下的电致发光特性研究

本文利用扫描隧道显微镜诱导发光技术,系统地研究了铂酞菁分子在正负偏压激发下的电致发光行为及其相关的电子激发机制,铂酞菁分子在正负偏压激发下均可以发光,但发光特征有所不同.在负偏压激发下,观察到了源于中性PtPc分子LUMOtHOMO跃迁的峰位在637 nm处的荧光峰.荧光强度在三个不同的激发区域呈阶梯状增加.当激发偏压处于区域(I)时,可以产生较强的荧光,其主导激发机制是载流子注入激发机制;当激发偏压处于区域(II)时,可以产生中等发光强度的荧光,其主导激发机制是非弹性电子散射激发机制;当激发偏压处于区域(III)时,激发电子能量小于荧光光子能量,存在上转换现象,荧光峰非常弱,其激发过程需要自旋三重态作为中继态,并由载流子注入和非弹性电子散射两种机制共同作用产生.在正偏压激发下,分子的电致发光光谱特征变得更加复杂,具有多个发光峰.911 nm处的尖锐发光峰起源于PtPc-阴离子的LUMO+1→LUMO跃迁,其激发主要是由载流子注入激发机制主导.

单分子瞬时带电态中电子-振动耦合特性的亚纳米荧光成像研究

分子内的电子-振动耦合特性对电子跃迁和分子光谱特征有重要影响,是分子光谱学研究的中心课题之一.本文利用具有亚纳米分辨的扫描隧道显微镜诱导发光成像技术,通过高度局域的隧穿电子来充电激发单个苝四甲酸二酐分子,研究该分子的瞬时带电态(-2价态)的电致发光特性以及相应的电子-振动跃迁的实空间成像特征.具有亚分子分辨的光谱成像结果表明,0-0纯电子跃迁的光子图“两点”亮斑特征是沿分子短轴的,而某些电子振动峰的光子图“两点”亮斑方向却沿着分子长轴,相对于0-0跃迁光子图的图案旋转了90°.这表明这些振动态所对应的跃迁偶极取向是沿着分子长轴的,相对于0-0的纯电子跃迁的偶极取向发生了明显的变化,说明这些分子振动模式在电子的跃迁过程中对电子态空间分布产生了重要扰动.理论计算表明,这种跃迁偶极的变化源自于与Herzberg-Teller贡献相关的电子-振动耦合.反对称的振动模式对纯电子跃迁的跃迁密度、特别是具有较大跃迁密度的原子产生了强烈的动态扰动,或者说对分子波函数进行了“整形手术”,从而诱导出沿分子长轴方向的跃迁电荷振荡,引发沿分子长轴的跃迁偶极.本文结果为从实空间的视角来直观理解分子瞬时带电态中的电子-振动耦合的微观图像提供了新的途径.

7K下Ag(100)表面单个卟啉分子的位置依赖针尖增强拉曼光谱研究（英文）

本文在低温条件(~7K)下对吸附在Ag(100)表面上的单个空心卟啉分子进行了针尖增强拉曼光谱(TERS)研究.TERS光谱的位置依赖特性表明,单个分子内部不同化学组分的局域振动信息是可以区分的;而且进一步的TERS空间成像也表明不同的拉曼谱峰可以具有不同的空间分布特征,它们与相应的振动模式密切相关,甚至能够在亚纳米层次上识别与卟啉芯N-H键有关的振动模式.这项研究将为深入理解单分子吸附构型的对称性以及单个分子内部的局域振动信息提供有效的手段.