应用飞秒二维电子光谱中的Stark信号追踪电子转移动力学

摘要

二维电子光谱(2DES)[1]是飞秒光化学领域最前沿的实验手段之一,它给出全面而直观的光谱动力学信息,可以非常有效地研究超快能量传递与电子转移的动力学过程[2],例如光合作用的原初步骤——将太阳光能转化为电化学能。光合反应中心(RC)色素-蛋白复合物是实现该光电转化的场所,其中多个色素分子形成电子传递链,转化量子效率接近100%。在应用2DES研究了其超高转化率背后的物理机制[3-4]的基础上,我们最近发现了各电荷分离(CT)中间态的存在会影响色素分子周边电场,导致其发生Stark位移。我们阐明了这些信号的物理来源,定量了Stark位移的数值,并分析了Stark信号的衰减动力学。在此基础上,提出了Stark效应对电子转移速率的影响。该工作也证明了2DES中出现的Stark信号可以用来有效地追踪电子转移的动力学过程,适合广泛应用。