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超快瞬态吸收光谱系统
超快瞬态吸收光谱系统

超快pump-probe 瞬态吸收系统 TA100:该系统设计和飞秒激光相结合,用于检测样品中的超快激发态或光生载流子电荷的动力学过程。TA100为“一站式”检测系统,包括完整的pump-probe光学系统、光学和电子配件系统、光学延迟线和数据采集计算机及相应软件系统。

主要技术指标
●  probe模式:透射吸收模式、反射模式均可
●  数据采集频率:1-10KHz
●  光谱检测:采用高速CMOS传感器
  光谱分辨率:<1nm,采集速率:1-10KHz
  检测范围:可见光:350-800nm(含紫外拓展)近红外:800-1600nm
●  延迟线时间窗口:4ns/8ns
●  光学延迟线最快速度400mm/s,精度0.1微米
●  时间精度:<3fs
●  仪器响应函数(IRF)时间:<50fs-150fs (取决于用户激光器)
  检测灵敏度<0.1mOD
●  2D/3D数据采集模式,动力学曲线拟合(可根据用户需求添加自定义功能)
●  终身免费升级维护(不含硬件部件的更替)和专业技术支持,提供长期专业培训地点
应用领域
光催化材料  太阳能电池材料  光电材料  纳米材料  光生电荷动力学  激发态动力学  有机/无机分子  表界面动力学
瞬态吸收光谱的基本原理
Pump-probe(泵浦)瞬态吸收光谱技术是基于材料样品基态光学吸收(ground state absorption)与激发(pump)后的激发态吸收(excited state absorption)之间的差别 (ΔA),并利用时间分辨技术监测(probe)材料激发后不同时刻下的ΔA(t)值,来获取材料的激发态动力学信息。

 

由于同一电子轨道只能容纳两个自旋方向相反的电子,因此样品激发后(轨道上已填充一个电子) 在同一跃迁能级上的吸收值则变小,A‘ < A, 瞬态信号ΔA < 0(漂白信号)。
于此同时,材料激发后产生的激发态电子或空穴可以通过吸收探测光(probe)跃迁至更高能级的电子轨道,产生的瞬态信号则 ΔA > 0 (光诱导吸收),瞬态吸收光谱既通过探测样品激发后不同时刻下的ΔA,获取材料光生电荷的动力学信息。在复杂复合体系(如半导体-半导体;半导体-有机/无机分子;分子-分子),瞬态吸收光谱可用于检测材料内部光生电荷弛豫和跃迁、激发态寿命及不同材料之间的光生电荷转移、界面电荷分离、能量转移等动力学过程,是研究光生电荷运动的强有力工具。

瞬态吸收光谱仪利用pump-probe技术实现不同时间尺度的时间分辨功能。脉冲激光分束后,一束作为pump光源用于激发样品,一束通过非线性光学晶体产生白光作为probe探测吸收光源。在超快瞬态吸收光谱系统中,两者之间的时间差(delay time)通过调节光学延迟台实现。最后通过高速CMOS光谱仪及数据采集和分析系统获得样品的瞬态光谱及其动力学信息。

应用实例

实例1:二维钙钛矿固体薄膜材料

利用本超快瞬态吸收光谱产品,科研人员发现二维钙钛矿薄膜材料中不同组分的瞬态吸收光谱信号的相互演化过程。通过动力学曲线的拟合,解析出材料内部不同组分之间的电荷转移时间过程,发现了混杂二维钙钛矿薄膜中的光生电子和空穴的自分离现象。
参考文献:Observation of Internal Photoinduced Electron and Hole Separation in Hybrid Two-Dimentional Perovskite Films. J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 1432–1435.

利用本超快瞬态吸收光谱产品,科研人员研究了钙钛矿太阳能电池中不同厚度钙钛矿薄膜与阴极和阳极界面的电子和空穴的超快界面电荷分离过程。通过动力学曲线的拟合,解析出钙钛矿材料与PCBM和Spiro-OMeTAD电极的界面电荷分离时间为6 ps 和 8 ps。
参考文献:Decoupling Interfacial Charge Transfer from Bulk Diffusion Unravels Its Intrinsic Role for Efficient Charge Extraction in Perovskite Solar Cells. J. Phys. Chem. Lett. 2016, 7, 5056-5061.

利用本超快瞬态吸收光谱产品,科研人员研究了CdSe量子点与表面吸附分子(MB+)光催化体系中的多激子电荷分离过程。通过瞬态动力学研究,解析出量子点与表面吸附分子在2ps时间内发生的三激子超快电荷分离过程。
参考文献: Multiple Exciton Dissociation in CdSe Quantum Dots by Ultrafast Electron Transfer to Adsorbed Methylene Blue. J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 4858–4864


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