飞秒时间分辨拉曼光谱用于研究β-胡萝卜素单重激发态内转换和振动弛豫过程

摘要

搭建了飞秒时间分辨受激拉曼光谱(FSRS)装置,并用于研究全反式β-胡萝卜素单重电子激发态超快内转换和振动弛豫过程.基于三脉冲"抽运一探测"方案搭建的时间分辨受激拉曼光谱装置同时实现了150 fs的时间分辨率和23.7 cm-1的光谱分辨率,光谱检测范围为300-4000 cm-1.对全反式β-胡萝卜素电子激发态的飞秒时间分辨拉曼光谱研究表明,β-胡萝卜素被激发到S2态后,经由寿命约为0.3 ps的中间态Sx态实现向S1态的内转换(S2→S2→S1),S1态继而发生分子内和环境冷却引起的振动弛豫过程,时间尺度分别为0.3-0.6 ps和-11 ps,其中"热"S1态的寿命和S1→S0内转换的时间尺度相当(～11 ps);S0态的分子内振动弛豫和"热"S0态振动弛豫过程的时间尺度分别为～0.3 ps和～15 ps.上述β-胡萝卜素的电子激发态内转换和振动弛豫特性有助于理解它在光合作用体系中的辅助捕光功能.