分子光化學(xué)與光功能材料科學(xué)

前言

　　在21世紀(jì)曙光初露，中國科技、教育面臨重大改革和蓬勃發(fā)展之際，《中國科學(xué)院研究生教學(xué)叢書》——這套凝聚了中國科學(xué)院新老科學(xué)家、研究生導(dǎo)師們多年心血的研究生教材面世了。相信這套叢書的出版，會在一定程度上緩解研究生教材不足的困難，對提高研究生教育質(zhì)量起著積極的推動作用?！　?1世紀(jì)將是科學(xué)技術(shù)日新月異，迅猛發(fā)展的新世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)將成為經(jīng)濟發(fā)展的最重要的資源和不竭的動力，成為經(jīng)濟和社會發(fā)展的首要推動力量。世界各國之間綜合國力的競爭，實質(zhì)上是科技實力的競爭。而一個國家科技實力的決定因素是它所擁有的科技人才的數(shù)量和質(zhì)量。我國要想在21世紀(jì)順利地實施“科教興國”和“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略，實現(xiàn)鄧小平同志規(guī)劃的第三步戰(zhàn)略目標(biāo)——把我國建設(shè)成中等發(fā)達國家，關(guān)鍵在于培養(yǎng)造就一支數(shù)量宏大、素質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構(gòu)合理、有能力參與國際競爭與合作的科技大軍，這是擺在我國高等教育面前的一項十分繁重而光榮的戰(zhàn)略任務(wù)。　　中國科學(xué)院作為我國自然科學(xué)與高新技術(shù)的綜合研究與發(fā)展中心，在建院之初就明確了出成果出人才并舉的辦院宗旨，長期堅持走科研與教育相結(jié)合的道路，發(fā)揮了高級科技專家多、科研條件好、科研水平高的優(yōu)勢，結(jié)合科研工作，積極培養(yǎng)研究生；在出成果的同時，為國家培養(yǎng)了數(shù)以萬計的研究生。當(dāng)前，中國科學(xué)院正在按照江澤民同志關(guān)于中國科學(xué)院要努力建設(shè)好“三個基地”的指示，在建設(shè)具有國際先進水平的科學(xué)研究基地和促進高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展基地的同時，加強研究生教育，努力建設(shè)好高級人才培養(yǎng)基地，在肩負起發(fā)展我國科學(xué)技術(shù)及促進高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展重任的同時，為國家源源不斷地培養(yǎng)輸送大批高級科技人才?！　≠|(zhì)量是研究生教育的生命，全面提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量是當(dāng)前我國研究生教育的首要任務(wù)。研究生教材建設(shè)是提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的一項重要的基礎(chǔ)性工作。由于各種原因，目前我國研究生教材的建設(shè)滯后于研究生教育的發(fā)展。為了改變這種情況，中國科學(xué)院組織了一批在科學(xué)前沿工作，同時又具有相當(dāng)教學(xué)經(jīng)驗的科學(xué)家撰寫研究生教材，并以專項資金資助優(yōu)秀的研究生教材的出版。希望通過數(shù)年努力，出版一套面向21世紀(jì)科技發(fā)展、體現(xiàn)中國科學(xué)院特色的高水平的研究生教學(xué)叢書。本叢書內(nèi)容力求具有科學(xué)性、系統(tǒng)性和基礎(chǔ)性，同時也兼顧前沿性，使閱讀者不僅能獲得相關(guān)學(xué)科的比較系統(tǒng)的科學(xué)基礎(chǔ)知識，也能被引導(dǎo)進入當(dāng)代科學(xué)研究的前沿。這套研究生教學(xué)叢書。

內(nèi)容概要

本書大致可分為三部分。第一部分和第二部分為現(xiàn)代分子光化學(xué)基礎(chǔ)理論和典型的光化學(xué)反應(yīng)機制綜合分析與論述。包括分子光化學(xué)導(dǎo)論；分子激發(fā)態(tài)的產(chǎn)生及其分子內(nèi)物理衰變理論；激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)移與電子轉(zhuǎn)移理論；激發(fā)態(tài)反應(yīng)動力學(xué)，特別側(cè)重瞬態(tài)過程，涉及皮秒和飛秒過程動力學(xué)；光反應(yīng)中間體和高級激發(fā)態(tài)的光化學(xué)；光氧化反應(yīng)；光環(huán)合加成反應(yīng)理論與中間體的捕獲；雙鍵的光異構(gòu)化反應(yīng)。第三部分是典型的光功能材料的綜合論述。包括有機光致發(fā)光材料與電致發(fā)光材料以及熒光探針和傳感器件；有機電致發(fā)光二極管(OLED)的研究及其進展；有機光致變色與電致變色材料；有機光折變材料的新進展；有機金屬配合物光功能材料；非線性光學(xué)材料與微、納米加工技術(shù)與工程；新型光信息存儲材料、原理與器件；半導(dǎo)體、納米材料與分子器件；綠色能源化學(xué)一光電轉(zhuǎn)換原理、器件與太陽能的利用。    本書可供光化學(xué)、光物理、材料科學(xué)等光電子技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)家、科研人員、工程師使用，也可作為理工科相關(guān)專業(yè)高年級學(xué)生和研究生的教材或教學(xué)參考書。

書籍目錄

序前言第1章  分子光化學(xué)導(dǎo)論  1.1  分子軌道    1.1.1  n軌道    1.1.2  π軌道和π*軌道    1.1.3  σ軌道和σ*軌道  1.2  電子激發(fā)態(tài)    1.2.1  激發(fā)態(tài)的電子組態(tài)    1.2.2  激發(fā)態(tài)的多重態(tài)    1.2.3  激發(fā)態(tài)的能量  1.3  激發(fā)態(tài)的產(chǎn)生    1.3.1  Lambert-Beer定律    1.3.2  Stark-Einstein定律    1.3.3  吸收光譜    1.3.4  選擇定則  1.4  激發(fā)態(tài)的衰減    1.4.1  Kasha規(guī)則    1.4.2  輻射躍遷    1.4.3  無輻射躍遷    1.4.4  能量傳遞    1.4.5  電予轉(zhuǎn)移    1.4.6  化學(xué)反應(yīng)    1.4.7  Jablonski圖解  1.5  光化學(xué)發(fā)展的趨勢  參考文獻第2章  激發(fā)態(tài)的產(chǎn)生及其分子內(nèi)物理衰變理論  2.1  激發(fā)態(tài)的產(chǎn)生及相關(guān)問題    2.1.1  構(gòu)造原理    2.1.2  光和分子的相互作用    2.1.3  選擇規(guī)則    2.1.4  躍遷及激發(fā)態(tài)的表示方法    2.1.5  單重態(tài)與三重態(tài)的性質(zhì)比較    2.1.6  n→π*躍遷和π→π*躍遷    2.1.7  激發(fā)態(tài)與基態(tài)的性質(zhì)比較    2.1.8  激發(fā)態(tài)的壽命    2.1.9  量子產(chǎn)率  2.2  激發(fā)態(tài)的衰變概述  2.3  輻射躍遷與光吸收的關(guān)系  2.4  熒光    2.4.1  熒光產(chǎn)生的條件    2.4.2  影響熒光的主要因素    2.4.3  熒光速率常數(shù)、強度、量子產(chǎn)率和熒光壽命    2.4.4  熒光光譜和斯托克斯頻移    2.4.5  高級激發(fā)態(tài)發(fā)射的熒光  2.5  磷光    2.5.1  磷光的產(chǎn)生及磷光速率常數(shù)　　2.5.2　磷光量子產(chǎn)率    2.5.3　磷光光譜    2.s.4　室溫下液態(tài)溶液中的磷光　2.6　延遲熒光    2.6.1　E型延遲熒光    2.6.2　P型延遲熒光　2.7　激基締合物和激基復(fù)合物    2.7.1  電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物與電荷轉(zhuǎn)移躍遷    2.7.2　激基締合物及激基復(fù)合物的形成與特征　2.8　熒光技術(shù)的應(yīng)用　2.9　非輻射躍遷理論　2.10　內(nèi)轉(zhuǎn)換    2.10.1　速率常數(shù)    2.10.2　量子產(chǎn)率　2.11　系間竄越　2.12　單分子過程的光物理動力學(xué)　參考文獻第3章　分子激發(fā)態(tài)能量轉(zhuǎn)移與電子轉(zhuǎn)移　3.1　分子激發(fā)態(tài)能量轉(zhuǎn)移    3.1.1　引言    3.1.2　能量轉(zhuǎn)移的基本理論    3.1.3　能量轉(zhuǎn)移的典型實例    3.1.4　能量轉(zhuǎn)移的研究方法　3.2　分子激發(fā)態(tài)電子轉(zhuǎn)移    3.2.1　引言    3.2.2　電子轉(zhuǎn)移的基本理論    3.2.3　電子轉(zhuǎn)移的研究方法　　……第4章  分子激發(fā)態(tài)反應(yīng)動力學(xué)和超快過程研究第5章  光反應(yīng)中間體及高級激發(fā)態(tài)的光化學(xué)第6章  光氧化反應(yīng)第7章  雙鍵的異構(gòu)化反應(yīng)及其應(yīng)用第8章  光環(huán)合加成反應(yīng)理論和反應(yīng)中間體的捕獲第9章  光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移和電荷轉(zhuǎn)移及其在熒光化學(xué)敏感器中的應(yīng)用第10章  有機光致變色與電致變色材料第11章  高分子光折變材料研究進展第12章  分子基光功能配合物材料的光化學(xué)與光物理第13章  有機非線性光學(xué)材料與微納米結(jié)構(gòu)加工第14章  新型光存儲原理、材料與器件第15章  半導(dǎo)體納米材料與復(fù)合材料第16章  有機電致發(fā)光二極管的研究及其進展第17章  綠色能源化學(xué)——光電化學(xué)轉(zhuǎn)換太陽能

章節(jié)摘錄

　　第1章　分子光化學(xué)導(dǎo)論　　光化學(xué)是研究處于電子激發(fā)態(tài)的原子、分子的結(jié)構(gòu)及其物理化學(xué)性質(zhì)的科學(xué)?，F(xiàn)代分子光化學(xué)是一門多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科，包括有機光化學(xué)、無機光化學(xué)、高分子光化學(xué)、生物光化學(xué)、光電化學(xué)和光物理等門類?，F(xiàn)代光化學(xué)對電子激發(fā)態(tài)的研究所建立的新概念、新理論和新方法大大開拓了人們對物質(zhì)認識的深度和廣度，對了解自然界的光合作用和生命過程、對太陽能的利用、環(huán)境保護、開創(chuàng)新的反應(yīng)途徑、尋求新的材料提供了重要基礎(chǔ)，在新能源、新材料和信息處理新技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。國際光化學(xué)研究的新動向之一，是人們利用光化學(xué)多年來在理論上的積累，解決當(dāng)前高技術(shù)發(fā)展過程中所提出的種種新的課題。例如，高效光電轉(zhuǎn)換材料和太陽能的利用，高密度、大容量的光信息記錄、顯示和存儲材料，有機非線性光學(xué)材料，有機光導(dǎo)和超導(dǎo)材料，分子電子器件，高密度的超微細加工技術(shù)等。所以，現(xiàn)代光化學(xué)是一門既有重大理論意義，又有應(yīng)用前景的前沿學(xué)科?！　”緯鴮饣瘜W(xué)和光功能材料研究的一些主要問題進行討論，為以后章節(jié)敘述的方便，本章將對光化學(xué)的一些基本原理做一介紹。

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