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第一激发单重态能级(ES1)的计算方法和步骤
发布时间:2025-12-02

结合本人从文献中获得的测量方法,以在环己烷为溶剂测试举例


具体的方法与原理如下:


(1)测量与数据来源:


(a) 将待测样品溶解于环己烷中;


(b) 测量该溶液在紫外可见光区的吸收光谱。这个光谱反映了分子从基态S0跃迁到各个激发单重态(S1, S2, ..., )所吸收的光;


(2)确定关键参数:吸收起始点(单位nm)


(a) 在吸收光谱中,找到最低能量吸收带(即波长最长,能量最低的那个吸收峰)的起始点;


(b) 起始点不是指吸收峰的顶点(λmax),而是指吸收带边开始从基线显著上升的那个位置。在操作上,通常是在吸收边的陡峭部分画出一条切线,并将其延长至与X轴相交。这个交点所对应的波长就被定义为吸收起始波长(λonset)。


(3)确定ES1


利用公式 ES1 = 1240/λonset


总结:


(1)物理意义:这种方法估算的是分子发生S0→S1电子跃迁所需要的最小能量。这个能量近似等于第一激发单重态(S1)相对于基态(S0)的能量差,即ES1


(2)为何用起始量而非峰值:吸收峰的顶点对应的是振动能级基态到振动能级激发态的跃迁,其能量受分子振动的影响。而吸收起始点(λonset)更接近于电子能级从S0到S1的纯粹电子跃迁,用它估算ES1更合理。


(3)与光学带隙(Eg)的关系:在绝大部分有机半导体和发光材料中,通过吸收起始点计算得到的ES1,在数值上就等于其光学带隙(Eg)。


参考文献:Angew. Chem. Int. Ed. 202261, e202207204