研究人员已经破译了azulene的独特行为，为有机化学和高效光能捕获的进步铺平了道路。上图是对azulene不寻常行为的艺术渲染。图片来源:Tomá? belloski /布拉格国际奥委会

来自布拉格IOCB的科学家是第一个描述基本芳香分子之一azulene行为原因的人。这种分子不仅以其独特的蓝色色调，而且以其独特的性质吸引了科学界。

他们目前的工作将在未来几年影响有机化学的基础，并在实践中帮助利用捕获的光能的最大潜力。他们的发现最近发表在《美国化学学会杂志》(JACS)上。

多年来，Azulene激起了化学家们的好奇心。尽管没有明显的原因，但为什么它是蓝色的这个问题，在近50年前由一位具有全球重要性的科学家约瑟夫·米歇尔教授回答了，巧合的是，他与布拉格国际奥委会有着密切的联系。

现在，Tomá? Slanina博士正在追随他的脚步，为该领域的同事们提供另一个难题的解决方案。他和他的同事已经令人信服地描述了为什么微小的azulene分子违反了普遍的卡沙法则。

这个规则解释了分子在跃迁到不同的激发态时是如何发光的。如果我们用一个上升的楼梯来类比，那么第一步，即分子的第一个激发态，是高的，随后的每一步都是低的，因此更接近前一步。步骤之间的距离越小，分子从步骤下降到较低水平的速度就越快。然后，它在第一步等待的时间最长，然后返回到基本能级，此时它可以发光。但是azulene的表现不同。

为了解释azulene的行为，布拉格IOCB的研究人员使用了(反)芳香性的概念。再一次，简单地说，芳香物质的特征不在于芳香的气味，而在于稳定，或者说是令人满意。一些化学家甚至用熟悉的笑脸符号非正式地称呼它。

Tomá? Slanina博士是布拉格国际奥委会氧化还原光化学小组的负责人。图片来源:Tomá? belloski /布拉格国际奥委会

另一方面，反芳香物质是不稳定的，分子会试图尽快逃离这种状态。它离开高能态，向下下降。在第一步中，azulene是不满足的，即反芳的，因此在没有时间发光的情况下以皮秒的顺序下降。

然而，在第二步中，它表现得像一种满意的芳香物质。这很重要!它可以在这种激发态下存在整整一纳秒，而这段时间足以发光。因此，这种激发态的能量不会在任何地方丢失，而是完全转化为高能光子。

通过他们的研究，Slanina的团队正在响应当前的需求，寻求一种方法来确保被分子捕获的光子(例如来自太阳的)能量不会丢失，并且可以进一步利用(例如在分子之间传递能量或在太阳能电池中进行电荷分离)。目标是创造出尽可能有效地管理光能的分子。此外，在目前的论文中，研究人员表明，在许多情况下，azulene的性质是可转移的;它可以简单地附着在任何芳香分子的结构上，因此该分子获得了azulene的关键特性。

Tomá?斯拉尼纳补充说:“我喜欢那些简单的理论，你可以很容易地想象、记住，然后把它们付诸实践。而这正是我们已经成功做到的。我们已经回答了为什么分子以某种方式表现的问题，我们已经用一个非常简单的概念做到了。”

在他们的研究中，布拉格IOCB的科学家们使用了几个独特的程序来计算分子中的电子在上述高激发态下的行为。一般来说，人们对这些状态知之甚少，所以这项工作也是开创性的，因为它为进一步的研究打开了大门。此外，发表在JACS上的文章不仅是计算性的，而且是实验性的。

Tomá? Slanina小组的研究人员通过一项实验来支持他们的发现，该实验准确地证实了计算数据的正确性。他们还与世界上最受尊敬的(反)芳香分子领域的权威之一，瑞典乌普萨拉大学的Henrik Ottosson教授合作。这是JACS第二次对他们的合作感兴趣;第一次是关于另一种伯胺分子苯的研究。

然而，关于azulene的故事更有层次。它不仅涉及光化学，而且涉及医学。与第一个区域一样，第二个区域也有国际奥委会布拉格的印记——其实验室开发的首批药物之一是一种基于洋甘菊油的软膏，其中含有一种azulene的衍生物。几十年来，标有Dermazulen的小盒子已经在全国各地的急救箱中占据了一席之地，它含有一种具有治疗和抗炎作用的制剂。

参考文献:David Dunlop, Lucie Ludvíková， Ambar Banerjee, Henrik Ottosson和Tomá? Slanina, 2023年9月13日，美国化学会杂志，“激发态(反)香香性解释了为什么Azulene不遵守Kasha规则”。DOI: 10.1021 / jacs.3c07625