在早期关于PCET和PCEnT研究的基础上，中国科学院大连化学物理研究所吴凯丰教授领导的团队研究了另一个重要但知之甚少的过程：与质子运动相关的三重态能量转移。
三重态能量转移是天然和人工系统中能量传递的主要途径，但其运作方式不同于单重态能量转移。了解质子运动如何影响这一过程，可能为控制先进材料中的能量流动开辟新途径。
在发表于《自然·材料》的一项研究中，研究人员报道了一种此前未知的机制，称为质子梭辅助三重态能量转移（PS-TET）。该过程是在能量从基于ZnSe的胶体量子点转移到附着在其表面的酚-吡啶二元受体时被观察到的。
质子梭如何传递能量
当ZnSe量子点吸收光时，它们进入激发态。随后，一个空穴从ZnSe转移到酚，同时一个质子从酚转移到吡啶。
接下来，一个电子从ZnSe转移到苯氧自由基。与此同时，质子从吡啶鎓离子回到其原始位置。这些相互关联的步骤共同产生了从ZnSe量子点到酚-吡啶二元分子的自旋三重态能量整体转移。
质子最终回到了起始位置，但其短暂的运动产生了重大影响。与不含质子梭的甲基化类似物相比，该质子梭极大地提高了三重态能量转移的速度和效率。
研究团队还发现，在吡啶上添加强吸电子的三氟甲基取代基，可以改变质子耦合电子和空穴转移步骤发生的顺序。
室温下的量子隧穿
PS-TET的速率随温度变化极小。这表明质子并非通过常规的热驱动过程移动。相反，它似乎是通过量子力学隧穿进行转移。
涉及质子振动波函数重叠积分的计算支持了这一解释。这些积分有助于确定哪些激发态弛豫途径更有利，并引导系统实现高效的三重态能量迁移。
研究结果表明，即使在室温下，量子效应也可用于控制复杂材料中的电荷和能量转移。
在太阳能电池、激光器和催化领域的潜在应用
吴教授指出：“PS-TET机制的发现对于许多涉及分子自旋三重态激发态的现代分子技术具有深远意义。”
提高三重态生成效率可以改善光氧化还原和环境催化。然而，在其他技术中，可能需要限制三重态的形成。当不需要的三重态被抑制时，太阳能电池和激光器等有机光电器件的性能会更好。
该研究表明，科学家或许能够根据需要调节三重态的形成。构建质子梭可以增强这一过程，而去除质子梭则可以减少或阻止该过程。