剑桥大学的研究人员发现了一种方法，可以阻止碳基有机分子中的电子“看到”Atom的量子舞动。 这一进展将有助于提高显示器和生物医学成像中使用的发光分子的性能。
自从一百多年前发现量子力学以来，人们就知道分子中的电子可以与构成分子的Atom的运动耦合。 Atom的运动通常被称为分子振动，就像微小的弹簧一样，进行周期性运动。 对于这些系统中的电子来说，通过这些振动连接到臀部意味着它们也在不断运动，在百万分之一十亿分之一秒的时间尺度上随着Atom的曲调跳舞。 但所有这些变化都会导致能量损失，并限制有机分子在发光二极管 (OLED)、红外传感器和用于细胞研究和标记癌细胞等疾病的荧光生物标记等应用中的性能。
现在，研究人员使用基于激光的光谱技术发现了能够阻止这种分子舞蹈的“新分子设计规则”。 他们的研究结果发表在《自然》杂志上，揭示了关键的设计原理，可以阻止电子与Atom振动的耦合，从而有效地停止它们的忙碌舞蹈并推动分子实现无与伦比的性能。
该研究的第一作者、圣约翰学院成员、卡文迪什博士生 Pratyush Ghosh 表示：“所有有机分子，例如活细胞或手机屏幕中发现的有机分子，都由通过化学键相互连接的碳Atom组成。”大学。
“这些化学键就像微小的振动弹簧，通常会被电子感觉到，从而损害分子和设备的性能。然而，我们现在发现，当我们限制分子的几何和电子结构时，某些分子可以避免这些有害影响一些特殊的配置。”
为了演示这些设计原理，科学家们设计了一系列高效的近红外发射（680-800 nm）分子。 在这些分子中，振动（本质上是电子随着Atom的节奏起舞）导致的能量损失比以前的有机分子低 100 多倍。
对设计发光分子的新规则的理解和发展为未来开辟了一条极其有趣的轨迹，这些基本观察可以应用于工业。
卡文迪什实验室的 Akshay Rao 教授总结道：“这些分子如今也有广泛的应用。现在的任务是将我们的发现转化为更好的技术，从增强型显示到改进的生物医学成像和疾病检测分子。”领导了这项研究。
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