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HARPIA-LIGHT应用：Kerzig 团队的超快研究

  Christop Kerzig博士是美因茨约翰内斯古腾堡大学（JGU Mainz）的无机化学和光化学教授，在这里他领导着化学系的光化学Kerzig小组。基于光化学是解决21世纪许多挑战的关键这一信念，一直专注于光化学研究。

（从左到右）：Christoph Kerzig, Johanna Bott, 和 Matthias Schmitz在美因茨约翰内斯古腾堡大学（JGU Mainz）化学系激光实验室操作HARPIA-LIGHT系统。摄影师：Holger Adam

         他们的研究愿景是通过光谱引导的方法，开发和理解高效的新型光驱动机制和光活性分子。该小组致力于两个主要研究方向：

设计由一个可见光子驱动的更高效的机制，以提高光能到化学能的转换效率。

探索可能实现的更温和反应条件的双光子机制。

他们研究的核心是通过多种时间分辨光谱技术、实验室规模的辐照实验和理论的结合，实现对光化学机制的深入理解。作为“制造和测量”方法的一部分，该团队自主合成了多种光敏分子和材料，鼓励学生和研究人员掌握合成和光谱学。

光谱仪在KERZIG实验室中的作用

在美因茨约翰内斯古腾堡大学，Kerzig课题组运营着两个基于激光的光谱实验室，其核心研究方法是闪光光解。该技术用于表征光活性分子，并在纳秒到毫秒的时间尺度上研究双分子光反应（两个分子之间的光诱导相互作用）和复杂的反应序列。

他们目前的实验装置包括一个灵敏的纳秒瞬态吸收（TA）系统，该系统配备了一个CCD相机、一个光电倍增管（PMT）用于TA的检测，和两个用于激发的纳秒Nd:YAG激光器。除了几种稳态光谱学仪器外，他们还使用时间相关单光子计数（TCSPC）装置来监测寿命从~100皮秒到几微秒的发射信号。

该课题组的主要研究兴趣之一是制备和研究结合单个发色团定制双变色光催化剂的增益特性。这些分子包含两个光吸收单元（发色团），它们捕获光子并共同作用以增强光吸收或提高光化学反应的效率。然而，此类系统中的分子内电子和能量转移过程通常在时间尺度上发生得太快，以至于他们的纳秒TA系统无法捕获。  

Kerzig教授解释说：“过去，我们不得不依靠合作伙伴进行超快TA测量，因为复杂的飞秒TA系统超出了我们团队的能力范围。这样的系统通常需要专业的激光光谱学人员操作。”

随着LIGHT Conversion公司的HARPIA-LIGHT 的推出，这一情况发生了变化——这是一种紧凑、用户友好的台式瞬态吸收光谱系统。HARPIA-LIGHT被归类为1类激光产品，在紧凑的单盒设计中结合了可访问性、多功能性和无与伦比的性能。  

Kerzig教授分享道：“通过操作便捷的HARPIA-LIGHT系统，我们的小组成员可以在制备后直接监测双色团或二元体中的超快过程。”

在内部进行超快测量

Kerzig教授说：“在我们的团队中，设备能够快速记录超快TA数据集，大大加快了我们的研究活动。一方面，我们不再需要将所有感兴趣的化合物发送给合作伙伴，另一方面，现在我们可以在多种条件下研究尽可能多的样本。”  

“该系统对我所有的同事来说都很容易使用。即使没有很强的光谱学背景，我相信任何人都可以很快学会如何操作它。”

在引入HARPIA-LIGHT系统后，该小组重新验证了之前研究过的库仑二元体——一种由两个带电单元通过静电力相互作用以影响光化学行为的分子系统。早些时候，通过合作伙伴使用复杂的飞秒TA系统研究了这种二元关系。通过HARPIA-LIGHT，该团队成功地复现了关键发现，包括锇络合物和苝抗衡阴离子之间能量转移的速率常数和光谱特征。  

  “最重要的是，我们在几分钟内就实现了这一结果，而无需任何耗时的光束调整和优化，”Kerzig教授分享道。

新见解和首次发表

该团队还使用HARPIA-LIGHT研究了包含钌络合物单元（用于收集可见光子）和氧化还原活性三芳胺TAA单元的双变色光催化剂中的分子内电子转移动力学。该系统使团队能够观察到振动冷却、电荷分离和电荷复合，其中TAA自由基阳离子在约750 nm处是最主要的光谱特征（图1）。

这些发现不仅使该团队更清楚地了解了该系统的潜在光物理和光化学过程，还有助于了解光催化的优越反应性。他们还发表了一篇科学论文，这是第一篇使用HARPIA-LIGHT系统的论文。这标志着Kerzig Group和Light Conversion的一个重要里程碑，突显了现代技术如何帮助研究人员能够突破超快光谱学的边界。

图1. 新型双色光敏催化剂及其在515nm激发下使用HARPIA-LIGHT系统分析的激发态行为

台式瞬态吸收光谱系统HARPIA-LIGHT介绍

HARPIA-LIGHT 瞬态吸收光谱系统被归类为 1 类激光产品，集易用性、多功能性与卓越性能于一体，采用紧凑的一体化设计。

HARPIA-LIGHT 在测量灵敏度、时间分辨率和光谱覆盖范围方面表现出色。体积小巧，内置工业级 CARBIDE 飞秒激光器和光谱仪，并配备先进且用户友好的数据采集软件。其直观的界面和简化的工作流程实现了高效操作，让用户节省宝贵的时间与精力。只需放置样品并点击按钮，即可快速获取丰富的信息。

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