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01 引言
双光子荧光染料在生物医学成像中具有广阔的应用前景。但是很少详细说明取代位对几何结构和光物理性质的影响。对于一系列新型脂质滴检测染料，我们分析了分子的光学和非辐射跃迁性质。通过分子内的弱相互作用和电子-空穴分析解释其内部机理。这为研究具有AIE特性的TPA染料提供了参考。所有染料均具有出色的光物理性质：高荧光量子效率，大斯托克斯位移和TPA截面。这在生物学和医学领域对脂滴的检测具有广泛的实际应用潜力。本文选取了实验同行的NAPB分子，利用MOMAP软件计算了发光效率和无辐射跃迁过程，从理论的角度解释了NAPBr双光子荧光染料具有分子高荧光量子效率的内在机理。
02 成果简介
王泓洋等人通过MOMAP计算的磷光发射光谱和振动分辨光谱，合理的解释了实验上NAPBr双光子荧光染料具有分子高荧光量子效率的原因。具有不同取代位点的分子可能具有其独特的优势，例如出色的TPA能力或高荧光量子效率。它甚至可以为实际选择中所需的优质染料提供参考。在这项工作中，检测了分子构型与光学性质之间的关系。讨论了OPA，OPE，TPA和非辐射过渡。基于DFT理论对计算进行了研究。事实证明，染料在不同溶剂中具有相似的光物理规则，并且仔细研究了其内在机理。我们分析了不同取代位对分子结构和光学性质的影响。在分子OPA和OPE过程中，99％的分子轨道源自HOMO到LUMO的过渡。电子空穴分布和迁移分析证明，荧光发射机理是供体和受体之间的电荷转移。容易发现NAPBr-m（间位取代）的RIR较小，这是其较大的荧光量子效率的原因。结合与NAPBr-p（对位取代）差别不大的TPA能力，可以将其视为要研究的AIE分子。可以用电子空穴的分布和转移来解释。我们希望我们的研究可以为设计TPA荧光染料提供参考。该研究发表于ChineseJournal of Chemical Physics，题为“Effect of substitution site on two-photon absorption and excitedstates properties of Lipid droplets detection NAPBr dyes: a theoreticalperspective”。
03 图文导读
图1. 研究的化合物结构式。
图2. 水中三个分子的几何结构和数据。它们以顶视图和侧视图显示。二面角θ1：C14-C13-C33-C35，键长B1：Br-C。最后彩色的球代表不同的原子。
图3. 苯环与萘之间的溴原子和氢原子的δg等值面图，等值面梯度为0.001。图片的底部是ρ（r）和λ2的值，分别由不同的颜色和相应的交互类型表示。
图4. 具有大重组能量的振动模式的重组能量和位移矢量。
表1.具有相对较大的Huang-Rhys（HR）因子（＞ 0.1）和重组能量（Ere）的振动模式和频率。
表2.水中分子的荧光特性，包括垂直激发能（Evt），S1和S0之间的绝热能差（Ead），辐射衰减率（kr），非辐射衰减率（kic）,RMSD，重组能（Ere）和荧光量子效率（Φ）。
表3.CH3CH2OH和丙酮中的荧光特性，包括辐射衰减率（kr），非辐射衰减率（kic），RMSD，重组能（Ere）和荧光量子效率（Φ）。
04 小结
本文利用MOMAP软件，计算了NAPBr双光子荧光染料的发光效率和无辐射跃迁过程，解释了具有分子高荧光量子效率的内在机理。电子空穴分布和迁移分析证明，荧光发射机理是供体和受体之间的电荷转移。它与非辐射过渡过程密切相关。结构变化（尤其是苯环旋转）起着重要作用。因此，在低频模式下重组能量较高。荧光量子效率与取代位紧密相关。间位取代的分子具有更强的抑制非辐射能量损失的能力，从而提高了荧光量子效率。考虑到性能的所有方面后，它具有更好的双光子荧光特性。这些结论对后来具有AIE特性的TPA染料研究所和脂滴的检测非常有帮助。
文献说明
1. 文献信息：Effect of substitution site on two-photon absorption and excited statesproperties of Lipid droplets detection NAPBr dyes: a theoretical perspective(Chin. J. Chem. Phys,ID:CJCP2007134.R1)
2. 文献作者：Hongyang Wang, Xiaofei Wang,Jianzhong Fan, Yong Zhou
3. 作者单位：山东师范大学-物理与电子科学学院-周勇范建忠课题组-王泓洋
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