【MOF光电效应】：金属-有机框架中的对称性打破电荷转移(SBCT）

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摘要：
南伊利诺伊大学 Pravas Deria老师等人报道的这篇文章中（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 8, 5543–5549）探讨了在金属有机框架中通过对称性打破产生长寿命的电荷载体的过程。使用芘基金属有机框架NU-1000进行实验，结合超快和瞬态光谱技术，进行光诱导电荷转移研究。在NU-1000中观察到了高效的对称性打破电荷转移(Symmetry-Breaking Charge Transfer-SBCT)，在低极性溶剂中形成了辐照状态的SBCT态并在极性溶剂中形成稳定的自由基态和结合态。MOF可以通过精确控制的孔隙结构和优化的色素性质，实现高效的光诱导电荷转移，为人工光合成系统的发展提供了新的思路。

研究背景：
1）在人工光合成系统中，如何有效地生成长寿命的电荷载体是一个重大挑战。
2）作者通过研究金属有机框架中的对称性打破电荷转移过程，利用色素核心的电子特性和框架结构的优势，实现了高效的电荷转移。
3）作者的研究在固体材料中实现了高效的光诱导电荷转移，为人工光合成系统的发展提供了新的思路。

实验部分：
1）使用芘基金属有机框架NU-1000分别在不同介电常数的溶剂中进行实验。瞬态吸收数据显示NU-1000在低极性溶剂中形成长寿命的SBCT态，并在极性溶剂中形成自由基离子态。而在低极性溶剂中形成了结合态。
2）TDDFT计算和实验研究表明，在MOF中形成的SBCT态可以由解离极化的罕见偶极子和部分电荷分布状态定义。
3）通过实验证明，在极性介质中，SBCT的形成速率更快，并且自由基离子状态更稳定

结论：
1）NU-1000中实现了高效的对称性打破电荷转移，形成长寿命的电荷载体。

展望：
1）进一步衍生优化金属有机框架的结构，提高电荷转移效率。

Symmetry-Breaking Charge Transfer in Metal–Organic Frameworks
文章作者：Sreehari Surendran Rajasree, H. Christopher Fry, David J. Gosztola, Bapan Saha, Riya Krishnan, and Pravas Deria*
DOI：10.1021/jacs.3c13764
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c13764