【科讯】Nature今年第一篇催化文章！
以下文章来源于催化计 ，作者微著
第一作者：Jascha A. Lau
通讯作者：Alec M. Wodtke
通讯作者单位：哥廷根大学
前期重要工作
依照传统的经验，CO吸附一般通过C端吸附在界面上，作者首次在NaCl界面上发现了两种CO吸附结构，分别为通过C端、O端进行吸附。
Observation of an isomerizing double-well quantum system in the condensed phase, Science 2020, 367 (6474), 175-178
作者通过对Au(111)晶面上CO吸附过程进行研究，发现了CO气体分子的不正常吸附过程，即更容易发生化学吸附，随后转变为物理吸附状态。
Following the microscopic pathway to adsorption through chemisorption and physisorption wells, Science 2020, 369 (6510), 1461-1465
研究背景
可见光区间的光能吸收、Förster 共振能量转移（FRET）过程在反应中心激发电子的过程是生物吸光系统中的关键，其广泛应用于多种人工系统中，比如合成染料、聚合物、量子点等。FRET的基本作用过程和振动-振动能量转移过程非常类似，说明在FRET过程中在理论上很可能伴随着振动-振动（vibration-to-vibration）能量转移。目前人们认识到振动激发能够促进反应，但是对振动能量的传输和收集过程相关研究仍未见报道。
主要内容
有鉴于此，哥廷根大学Alec M. Wodtke等设计了NaCl(100)界面上通过CO吸附层的振动能收集引发界面CO分子的取向异构研究，通过12C16O厚覆盖层吸收中红外光子能量，随后通过V-V能量转移将振动能转移到13C18O-NaCl界面上，通过这种方式，能够更加有效的进行界面CO分子的取向异构反应，导致界面振动能量密度达到直接激发界面CO分子能量的30倍。通过以上发现，作者认为通过设计，这种作用可能用于驱动其他类型的化学转化反应，为凝聚态化学的发展提供新领域。
图1. 同位素标记CO分子的红外吸收（m：单层分子，o：覆盖层，m26o38：单层12C16O/覆盖层13C18O，m38o26：单层13C18O/覆盖层12C16O）
实验主要内容
在NaCl表面上分别修饰单层13C18O、100层厚12C16O，通过吸收中红外区间的光子激发高频覆盖层（100层厚12C16O），实现不可逆的将振动能量转移到单层13C18O中，通过这种方法所得到的振动能量密度比直接激发单层13C18O得到的振动能量密度更高。
这种通过覆盖层吸收振动能将其传输到界面上的13C18O单层分子，该过程中能量传输效率达到12 %。
表征和数据
图2. 光激发导致界面层CO分子异构（a）对界面单层CO激发导致的能量传输到覆盖层;（b）激发覆盖层CO，在覆盖层中发现振动能量;（c）对界面单层CO激发并引起结构异构化；（d-e）对覆盖层CO分子激发，观测到覆盖层中的能量、界面单层分子结构异构化。
在分别对单层13C18O分子、对12C16O覆盖层激发过程中，都能导致大量分子的异构（C原子朝下的分子异构为O原子朝下的分子），对单层分子直接激发，吸收容易发生漂白，同时发生红移，异构化的分子占比增加；对12C16O覆盖层激发，吸收没有发生漂白和红移现象，这是因为覆盖层中的分子没有参与反应。从而能够保证长时间光激发作用中无红外吸收的损失。作者认为这种振动能量传输能够用于引发其他类型的反应。
参考文献及原文链接
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