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二苯甲酮类化合物纳米晶超快能量耗散过程的研究

近期,汕头大学理学院化学系李明德教授(点击查看介绍)课题组通过超快激光光谱研究发现二苯甲酮类化合物防晒剂的纳米晶体相对于溶液相,在吸收紫外线后会更快完成能量耗散的循环过程,论文成果最近发表在J. Phys. Chem. Lett.(影响因子=7.3)上。


有机纳米晶是粒径在纳米尺度范围内的晶体,它能在保持晶体结构的同时分散在溶液中,因此在光催化、OLED、化学传感器、生物探针、荧光材料、非线性光学器件和高密度信息储存等领域有十分广泛的应用。而二苯甲酮类化合物作为防晒剂中一种常用的紫外吸收剂,在化妆品中充当了非常重要的防晒剂角色,传统的防晒剂都是以溶液相分散的。最近,李明德教授课题组结合化学系广东省有序结构材料制备与应用重点实验室的优势,利用再沉淀法制得粒径为100-400 nm的羟基二苯甲酮以及二羟基二苯甲酮的纳米晶体。利用时间分辨率为10-13秒的飞秒瞬态吸收光谱技术,跟踪探测羟基二苯甲酮纳米晶与溶液相中的激发态能量耗散过程。相对于溶液相,羟基二苯甲酮纳米晶被紫外线激发后能更快地完成能量耗散的循环。而后通过理论模拟计算,揭示了这两种防晒剂分子能量耗散的机理,实验与理论相结合,揭示了晶体中分子间的相互作用,特别是π-π堆积作用是导致了羟基二苯甲酮纳米晶更快完成能量耗散循环的重要因素。


研究发现羟基二苯甲酮纳米晶能更快的完成能量耗散的循环,这意味着它会有更好的紫外光吸收效率,因此羟基二苯甲酮制备成纳米晶能进一步提升防晒霜的防晒效率,同时羟基二苯甲酮纳米晶具有很好的稳定性,在紫外光照很长时间都不会发生化学变化,也不会自发地聚集,这个发现给防晒化妆品研发提供了一种新的思路。这一研究工作以汕头大学为唯一通讯作者单位近期发表在The Journal of Physical Chemistry Letters上。文章的第一作者是汕头大学李明德教授课题组的研究助理邓梓祺,参与到本项目的成员还包括党丽教授、孙姗姗(硕士研究生)、周苗苗(硕士研究生)、黄冠衡(硕士研究生)以及庞君洪(硕士研究生)。

图1. 羟基二苯甲酮(A&B)与二羟基二苯甲酮(C) 纳米晶与溶液相中能量耗散的动力学对比以及晶体结构对比。


自从加入汕头大学以来,李明德教授组建了超快光谱和光化学实验室,已经发表了高水平研究论文20多篇,其中包括2篇《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.)论文等。所有项目研究都得到了国家自然科学基金委员会(NSFC)、广东省高水平大学重点学科建设项目和汕头大学启动科研经费等基金的资助。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Revealing Ultrafast Energy Dissipation Pathway of Nanocrystalline Sunscreens Oxybenzone and Dioxybenzone

Ziqi Deng, Shanshan Sun, Miaomiao Zhou, Guanheng Huang, Junhong Pang, Li Dang, Ming-De Li

J. Phys. Chem. Lett., 2019, 10, 6499-6503, DOI: 10.1021/acs.jpclett.9b02592


课题组网页:

https://sci.stu.edu.cn/mdli/Default.aspx

https://www.x-mol.com/groups/li_mingde?lang=en


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