报告主题：二维光谱探测反应中心的电荷分离机理：从日光杆菌到光系统II

报告人：宋寅教授（北京理工大学光电学院）

报告时间：2023年6月7日 下午14：30-15：30

报告地点：高水平实验楼B座一楼报告厅

报告人简介：

宋寅，北京理工大学教授，博士生导师，国家级青年人才。主持/参与海外高层次人才引进计划青年项目、联合基金集成项目子课题等多个省部级以上项目。长期从事超快二维光谱与激发态动力学研究，并开展了光合反应中心与有机光伏材料等系统的超快动力学研究，成果发表于《Nature Communications》、《Chemical Science》、《Review of Scientific Instruments》等期刊上。撰写超快二维光谱书籍一章，收录于《Encyclopedia of Modern Optics》。曾在美国密西根大学从事博士后研究工作，曾获加拿大NSERC博士后奖学金、美国ICAM博士后奖学金、中国优秀自费留学生奖学金等。

报告简介：

光合反应中心是驱动光合作用的引擎。电荷分离是光合作用中光能转换成化学能的第一步。在本报告中，我们利用二维电子光谱与二维电子振动光谱揭示了日光杆菌与光系统II反应中心中的电荷分离机理[1][2]。文献表明前者可能具有最接近于原始光合反应中心的结构，后者存在于高等植物中，是唯一一个能够生成氧气的反应中心[3]。因此，研究其电荷分离机理也有助于理解反应中心的进化史。在我们的系列工作中，二维电子光谱被用于直接探测激发态动力学，二维电子振动光谱则用于探测电荷分离时的振动态演化过程。由于振动态对局域电场改变的响应较为灵敏，因而可提供重要信息辅助解析电荷分离机理。通过对二维光谱数据的分析，我们发现这两个反应中心的电荷分离均为一个两步过程，即激子离域电荷转移中间态à电荷转移最终态。离域电荷转移中间态的存在降低了其电荷复合速率，进而增加了最终的电荷分离效率。此项研究对于深入理解反应中心结构-功能关系以及如何构筑高效捕光系统均具有重要意义。

参考文献：

1）Song, Y., et al. Excitonic structure and charge transfer in the Heliobacterial Reaction Center probed by multispectral multidimensional spectroscopy, Nature. Communications. 12: 2801, 2021.

2）Nguyen, H.H., Song, Y., et al. Charge Separation in the Photosystem II Reaction Center Resolved by Multispectral Two-Dimensional Electronic Spectroscopy, arXiv:2209.09992, 2023.

3）Orf, G. S., Gisriel, C. Redding, K. E. Evolution of photosynthetic reaction centers: insights from the structure of the heliobacterial reaction center. Photosynth. Res. 138, 11–37, 2018.

化学化工学院（碳中和未来技术学院）

2023年6月6日