中文摘要：

光合作用及其模拟系统能量及电荷转移过程超快光谱研究是物理化学的重要研究方向，研究工作依赖于超快光谱技术和方法。申请人遵循设备建设、方法发展和应用研究的发展模式，取得如下主要学术成果（1）建立了性能指标先进的飞秒瞬态吸收时间分辨光谱仪，研究光电及光催化界面电荷转移过程的基本物理化学问题，提出并实验证实了界面电荷复合形成界面分子三重激发态的机理，并发展成为界面敏感的瞬态分子探针新技术，确定了TiO2纳米粒子光诱导亲/疏水转换，粒径相关亲水性标度等性质， 解决了其他方法难以实现的问题；（2）发展了基于新原理的飞秒时间分辨宽谱带瞬态荧光光谱测量方法，并成功地将该方法用于半导体及光合蛋白色素复合体瞬态荧光测量。（3）发展了脉冲升温-纳秒时间分辨蛋白质指纹区红外光谱仪，成功地用于蛋白质动态结构研究。 近5年内发表论文31篇，SCI 引用`140次，他引84次，国际会议邀请报告3次,国内大会报告1次。

结论摘要：

项目执行期间，遵循设备研制（Instrument）,研究方法的发展（Method）和应用研究 （Application）即IMA的思路，开展了光合系统超快传能过程、半导体光催化材料的物理表征及蛋白质动动态结构等方面的研究。设备研制进一步完善了准单光子光参量放大飞秒时间分辨荧光光谱测量方法。 该方法主要是由我们研究组在持续推动的一种新的飞秒时间分辨瞬态荧光光谱技术，我们在以往工作的基础上进一步解决了以下问题1）非线性光学晶体的非线性放大光谱增益校正；2）荧光激发脉冲在样品中可能产生的相干超连续白光对荧光放大测量的干扰；3）与放大荧光共生的超荧光背景的扣除，为该方法的应用推广奠定了基础；完成了用于蛋白质动态结构研究的新一代脉冲升温-纳秒时间分辨中红外差谱仪，测量精度可达10-4 OD。研究方法的发展发展了一种表征光合天线膜蛋白LH2与无机纳米材料结合的新方法，该方法利用纳米Au的表面等离子共振效应，将吸附于SiO2@Au纳米粒子表面的光合膜蛋白中的胡萝卜素分子进行拉曼共振增强,确定蛋白质与纳米粒子的吸附与否及蛋白质吸附面的取向.发展了一种能够系统表征半导体纳米材料中间能级的光学方法，即中间能级激发扫描-光生载流子时间分辨中红外探测的时间分辨红外吸收-扫描激发谱，确定TiO2及其他光催化纳米粒子半导体带隙的中间能级。应用研究: 应用准单光子光参量放大飞秒时间分辨荧光光谱方法成功地测量到海藻光合天线蛋白中藻红素分子间1-2皮秒的超快传能过程,应用上述飞秒时间分辨瞬态荧光光谱新方法，直接测量苝二酰亚胺三聚体分子中单体荧光的淬灭过程，直接得到的能量转移时间常数为0.82ps.初步证明高等植物捕光天线LHCII通过三聚体的解聚实现两种事物功能即高效捕光传能及光保护功能间的切换。