在扭曲的环状分子上开光

正如他们的名字所暗示的那样，莫比乌斯分子具有扭曲的环状结构，这是一种具有许多潜在应用的特殊特性。日本的一个研究小组揭示了一种莫比乌斯芳香族分子的特性，这种分子能够表达磁性并在暴露在光线下时保持高能量水平。这些特性可能应用于有机太阳能电池，灯和导电材料。

Möbius芳香分子引起了人们的注意，因为它们可以被光激发。当发生这种情况时，在它们的电子激发状态下，它们显示出“反芳香性”，其特征在于高能级和高不稳定性。这种激发态可用于开发生态友好型有机器件，例如有机薄膜太阳能电池和电致发光元件。然而，该州电子特征及其反芳香特性背后的细节仍不清楚。

在这项研究中，该小组应用了时间分辨电子顺磁共振方法，该方法使用微波和电磁铁来检测活性中间体的磁性。他们观察到Möbius芳香分子[28]六卟啉的兴奋三重态。用激光脉冲照射这种六卟啉，他们检测到微波和电子自旋之间的共振与激发三重态的磁性和外部磁场相关，作为快照，每次激光脉冲后精确度为每秒1000万个部分。

它们还改变了激光脉冲相对于外部磁场方向的偏振角。这使他们能够澄清三重旋转的三维位置，以及在三重子的子级别上的第二个失活过程中获取1000万个“快照”。他们的分析表明，扭曲环分子具有“电荷转移”特性，可以在轨道之间以直角释放和定位电荷。电荷转移阻碍了由电子之间的交换相互作用引起的稳定效应，从而有助于提供更高的能量以提供分子强的抗芳香性质的来源。

本三重态中的电子分布与不显示磁性的激发单重态物质中的电子分布非常不同。该研究表明，每个电子分布都位于分子环框架的一部分。他们还表明，改变三重态中局部轨道之间的轨道角动量会导致一个子级快速失活到基态。这些正交轨道角度关系仅出现在扭曲的Möbius拓扑中，这意味着失活过程可以提供用于索引反芳特征和分析激发态几何的新工具。

Kobori教授评论说：“这种高度活跃的激发态的特殊电子特性可以应用于电子功能材料，如有机太阳能电池和电导体，并可能有助于解决能源和环境问题。”