电子激发态
分子或原子处于非基态电子能级的未电离状态
电子激发态是分子或原子体系通过光吸收、放电、电离辐射等方式,使其电子跃迁至更高能级所形成的非基态状态。该状态可通过辐射跃迁产生荧光磷光等现象,并引发光异构化光化学反应。激发态跃迁概率与跃迁偶极矩平方成正比,高强度激光可能引发多光子吸收但概率较低。电子激发态包含局域激发态、电荷转移态和里德伯态等不同类型;在凝聚态体系中可用激子理论描述其激发态行为。激发态上会引发荧光、磷光等辐射跃迁过程,以及内转换、系间窜越非辐射跃迁过程,同时存在电子转移、能量转移和光化学反应(如光异构化、环加成反应)等动态行为。激发态存在局域激发态、电荷转移态等不同类型,理论描述需结合激子模型与量子化学方法。其实验研究需依赖时间分辨光谱技术,理论计算面临电子结构精确解析的挑战。
定义与产生
电子激发态指分子或原子体系处于非基态电子能级而未电离的状态,可通过光吸收、放电、电离辐射等多种方式产生。
类型与特征
激发态主要包含三类典型形式:
在凝聚态体系中,激子理论可有效描述这类激发态的集体行为。高强度激光场中可能观测到多光子吸收现象,但其发生概率较低。
动态行为过程
激发态体系中包含两类跃迁机制:
同时可能引发电子转移、能量转移等动力学过程,以及光异构化、环加成等光化学反应。
实验研究方法
研究体系主要采用三类技术:
其中超快激光技术的应用使得激发态动力学研究进入飞秒时间尺度,并引发荧光、磷光等辐射跃迁过程,以及内转换、系间窜越等非辐射跃迁过程。
理论计算挑战
精确描述激发态需克服两大难点:
格林函数与含时密度泛函理论的发展提升了计算精度,但对多重态体系仍存在局限性。
研究价值与应用
该领域研究为光催化机理解析、发光材料设计提供理论基础。在光化学合成方向,激发态调控可提高反应选择性与量子产率。激发态研究对理解光化学反应的机制具有重要价值。
参考资料
激发态.中国百科.2023-04-13
最新修订时间:2025-10-26 06:00
目录
概述
定义与产生
类型与特征
动态行为过程
参考资料