حصر الشحنات المثارة في الأنابيب النانوية الجزيئية المستدامة الشكل

المُلخص نحن نقدم سلسلة من الأنابيب النانوية الجزيئية المستدامة الشكل مع توصيل في الحافة العليا تمتد من أنواع ميتا بالكامل (m 4) إلى الأنواع الموصلة بالبارا بالكامل (p 4)، بما في ذلك جميع الأعضاء المحتملة بينهما. تظهر بيانات حيود الأشعة السينية أحادية البلورة (SCXRD) وحيود الإلكترون على الميكروكريستالات (MicroED) زاوية دوران كبيرة بالنسبة للفينيلات الميتا مقارنة بحلقات الفينيل البارا. تحاكي حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) زوايا الدوران التجريبية وتؤسس أيضًا علاقة تشير إلى زيادة تدريجية في طاقة الشد من m 4 (حوالي 31 كيلو كالوري لكل مول) إلى p 4 (حوالي 90 كيلو كالوري لكل مول). تؤدي التحولات الهيكلية من m 4 إلى p 4 إلى علاقات إضافية مثل تحول في أطول طول موجي لامتصاص الضوء من 330 إلى 394 نانومتر، وتحول كبير في أطول طول موجي لانبعاث الضوء من 444 إلى 546 نانومتر، وانخفاض في العائد الكمومي للفلوروسينس من 0.76 إلى 0.20 على التوالي. يُظهر تحليل الوقت المعتمد على (TD)-DFT للهندسة في حالة الإثارة المرتاحة (S 1’) تقدم تشتت الشحنات المثارة حيث تُدخل الفينيلات البارا إلى m 4 في طريقها إلى p 4، بينما يبقى الحجم الجزيئي الكلي ثابتًا. يتصل هذا التأثير مباشرة بزيادة التداخل π داخل الجزء العلوي من الأنبوب النانوي ويظهر كيف يمكن أن يحدث حصر الشحنات المثارة دون تغيير الحجم الفيزيائي للأنبوب النانوي، مثل القطر والطول.