Organic Photochemistry and Photophysics

Organic Photochemistry and Photophysics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:CRC Pr I Llc
作者:Ramamurthy, Vaidhyanathan (EDT)/ Schanze, Kirk S.
出品人:
页数:312
译者:
出版时间:2005-11
价格:$ 259.84
装帧:HRD
isbn号码:9780849376085
丛书系列:
图书标签:
  • 有机光化学
  • 有机光物理
  • 光化学反应
  • 光物理过程
  • 有机化学
  • 光谱学
  • 激发态
  • 荧光
  • 磷光
  • 光敏化
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具体描述

Featuring contributions from leading experts, "Organic Photochemistry and Photophysics" is a unique resource that addresses the organic photochemistry and photophysical behavior in aromatic molecules, thiocarbonyls, selected porphyrins, and metalloporphyrins. The book presents theories pertaining to radiative and radiationless transitions. It describes excited-state proton-transfer reactions of aromatic compounds and the physical, energetic, and environmental effects of atom transfer reactions. The text discusses the role of the carbonyl and azo groups in ketones and azoalkanes in the development of photochemistry, followed by a review of nucleophilic substitution reactions in the photochemistry of aromatics (also called photosubstitution) and the various atomic bonds that result from these reactions. The book presents studies that explain the factors that govern the nature and efficiencies of SET-promoted photochemical reactions. It then focuses on photoamination as a convenient, powerful, and environmentally friendly synthetic process for transforming a variety of substrates into the corresponding aminated compounds. The final chapter explores how dye structure affects the sequence-dependence of DNA binding, which has potential applications in nonlinear optics and DNA detection as well as incorporating DNA into various nanostructures and devices. With an emphasis on the current uses of light in both materials chemistry and medicinal chemistry, this book serves as a comprehensive resource on photochemical reactions and discusses topics that are useful for researchers as well as newcomers in the fields of photochemistry, photobiology, photomedicine, and photophysics.

21 世纪化学前沿:材料科学与可持续能源的交叉领域 导言:新材料的崛起与挑战 在当前的科技浪潮中,对新型、高效、环保材料的需求日益迫切。从能源捕获到信息存储,再到生物医学成像,材料科学的突破直接决定了下一代技术的实现速度。本书聚焦于一个极其活跃且富有前景的领域:基于先进配位化学与共轭聚合物的固体态功能材料。我们深入探讨如何通过精确的分子设计和自组装过程,构建出具有特定光电响应特性的超分子结构和晶态材料。 本书旨在为化学、材料科学、物理学以及工程学领域的研究人员和高年级学生提供一个深入、全面的视角,探讨如何将基础的分子结构调控转化为宏观的功能实现。我们不局限于单一的材料类型,而是横跨了有机、无机以及有机-无金属混合体系,着重强调其在催化、传感以及能量转换方面的应用潜力。 --- 第一部分:分子结构与晶体工程的基石 本部分奠定了理解复杂功能材料的基础,强调了“结构决定性质”的核心原则。 第一章:配位聚合物与金属-有机框架(MOFs)的精密构筑 本章首先回顾了配位化学在构建多维结构中的核心作用。我们详细分析了如何选择合适的有机配体(如羧酸盐、吡啶衍生物、唑类化合物)与金属离子(过渡金属、稀土金属)进行自组装。重点在于配位键的几何约束如何引导形成一维链、二维层状结构乃至三维多孔框架。 自下而上策略: 探讨了溶剂热法、水热法以及常温沉淀法等合成技术中,温度、压力、pH值和溶剂极性对晶习和拓扑结构的影响。 拓扑学与孔隙工程: 深入讨论了拓扑学在预测MOFs结构中的应用,以及如何通过骨架修饰(Post-Synthetic Modification, PSM)来精确调控孔径、内表面积和化学环境,以适应特定的吸附或催化需求。 案例分析: 比较了基于ZIFs(沸石咪唑酸盐框架)和UiO-66(锆基框架)在气体分离和储存方面的性能差异及其结构基础。 第二章:共轭聚合物的合成与链段控制 共轭聚合物因其优异的电荷传输和光吸收特性,成为柔性电子器件的核心。本章聚焦于高分子化学中对共轭骨架精细控制的技术。 聚合反应机理: 详细解析了基于钯催化的交叉偶联反应(如Suzuki, Stille, Direct Arylation Polymerization)在构建主链结构中的优势与挑战。特别关注如何最小化缺陷和控制分子量分布。 侧链工程与堆叠效应: 探讨了侧链(如烷基链、氟化链)对聚合物溶解性、薄膜形貌和固态下分子间 $pi-pi$ 堆叠强度的调控作用。高有序的堆叠是实现高载流子迁移率的关键。 光物理性质与激发态动力学: 引入了溶液和固态下共轭聚合物的光致发光量子产率(PLQY)与激子结合能的概念,为后续的器件应用奠定理论基础。 --- 第二部分:光电响应与界面物理 本部分将理论与实际应用相结合,探讨如何将精心设计的分子和材料转化为具有特定光电功能的器件。 第三章:固态材料中的电荷分离与传输机制 在光电器件中,高效的电荷分离和低损耗的传输是决定效率的关键瓶颈。 异质结的构建: 考察了不同能级材料(如p型半导体与n型半导体)界面处的能带匹配和界面态对电荷分离效率的影响。重点分析了钙钛矿材料与传统有机半导体在界面处的兼容性问题。 激子解离动力学: 在有机太阳能电池和有机发光二极管(OLEDs)中,激子在界面处的解离过程是能量转换的第一步。本章利用瞬态吸收光谱技术,深入剖析了不同给体-受体体系中,激子寿命与分离效率的定量关系。 陷阱态(Trap States)的抑制: 详细讨论了晶界、缺陷和杂质如何在固体材料中形成电荷陷阱,降低载流子迁移率。提出了通过退火、掺杂或表面钝化来消除或钝化这些缺陷的有效策略。 第四章:新型光致变色与信息存储材料 光致变色材料能够在外力(光照)作用下可逆地改变颜色或吸收光谱,这在防伪、数据存储和智能窗户领域具有巨大潜力。 分子开关的设计原理: 重点分析了基于二芳基乙烯(Diarylethene, DAE)类化合物的光开关机制。研究了如何通过引入不同的取代基来调节开关的能垒、热稳定性以及对不同波长光的敏感性。 固态效应与聚集诱导发光(AIE): 与传统荧光团在聚集态下易猝灭(ACQ)的现象相反,AIE材料在固体状态下表现出增强的发光。本章探讨了AIE机理(如限制分子内转动, RIM)及其在固态传感和生物成像中的应用。 多稳态存储: 超越简单的“开/关”状态,我们探索了能够实现三个或更多稳定光异构体的分子系统,以实现更高密度的数据存储。这要求对光化学反应的路径和热弛豫过程进行精细的控制。 --- 第三部分:能源转化与环境应用 本部分将重点放在上述材料在解决全球性能源和环境挑战中的实际应用。 第五章:高效催化剂的载体与活性位点设计 功能性多孔材料(特别是MOFs和共轭聚合物网络,CPNs)为负载高分散性催化活性中心提供了理想的平台。 多相催化: 探讨了如何利用MOFs的孔道结构实现反应物分子筛分,提高催化剂的选择性。分析了将贵金属纳米颗粒或单原子活性位点锚定在框架骨架上的方法,以及这种固载化对催化剂稳定性和回收性的影响。 光催化水分解与二氧化碳还原: 关注于半导体材料对可见光的捕获能力。分析了共轭聚合物和MOFs作为光敏剂,如何通过界面电荷分离产生有效的氧化还原对,驱动水分解制氢或将CO2转化为有价值的燃料。 活性氧物种的调控: 在环境修复领域,高效产生特定活性氧物种(如单线态氧、羟基自由基)至关重要。本章研究了如何设计具有恰当三重态能级的材料,以优化光动力学和光催化降解污染物。 第六章:柔性与可穿戴电子器件的集成 随着对柔性电子产品需求的增长,将高性能功能材料集成到可弯曲、可拉伸基底上的技术变得至关重要。 机械稳定性与电学性能的平衡: 讨论了如何通过设计具有柔性主链(如含有脂环或长柔性侧链)的共轭聚合物,使其在经历大应变后仍能保持高效的电荷传输。 薄膜形貌的动态适应性: 考察了在应力作用下,薄膜内部的晶粒取向和微观形貌是如何变化的,以及这些变化如何影响器件的长期可靠性。 能量采集与转换: 介绍了基于有机光伏(OPV)和热电材料的柔性电池和能量收集器。强调了材料的低密度、高加工性和环境友好性在可穿戴技术中的应用前景。 --- 结论:展望与未来挑战 本书的最后一部分对当前领域的发展趋势进行了总结,并指出了未来研究中亟待解决的关键科学和工程问题。这包括提升长寿命稳定性的分子设计、更精确的缺陷控制、以及将实验室成果转化为大规模、低成本生产工艺的挑战。本书致力于激发读者在分子尺度上进行创新,以应对21世纪能源与材料领域的重大需求。

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