近日，湖北大学物理学院魏政荣教授与日本理化研究所Tahara教授合作，在《Nature Chemistry》发表了题为“Ultrafast Raman observation of the perpendicular intermediate phantom state of stilbene photoisomerization”的封面文章。

《Nature Chemistry》 是《Nature》杂志旗下重要子刊，该刊是国际一流期刊，刊发包括物理化学等传统核心学科在内的，化学所有领域最重要和最前沿的研究。

魏政荣教授于2019年5月入职湖北大学物理学院，获得湖北省省级人才计划支持，组建了飞秒超快光学实验室。近年来发展了多束脉冲超快光谱以及飞秒软X射线吸收谱等光谱技术，并利用这类新型光谱技术研究了分子的超快异构化、化学键断裂、强激光场中波包产生机理等前沿和热点问题。先后在Nat.Chem.、Nat.Commun.、J.Am. Chem.Soc.、J.Phys.Chem.Lett.和J.Chem. Phys.等学术期刊发表学术论文三十余篇。现主持国家自然科学基金面上项目一项。

该研究证实了二苯乙烯分子光异构化反应中的影子态具有垂直的分子结构。光致顺反异构作为最基本的化学反应之一，在生物体视觉、离子输运和感光等功能中发挥着至关重要的作用。由于光异构化反应速率快、效率高且分子结构变化大，常被用以驱动光能转换系统以及分子开关等。学术界通常认为反式(trans)和顺式(cis)结构的分子受光激发后通过一个共同的垂直中间态完成，该态由分子绕双键扭转90°而成。垂直中间态从未在实验上得到验证，该态也常被称为“影子”态。

图1.二苯乙烯分子的光异构反应

该研究利用飞秒受激拉曼技术分别研究了顺式和反式二苯乙烯分子的光异构化反应，实验获得的中间影子态的拉曼光谱证实无论光异构反应从反式或顺式结构开始，反应都会经过一个共同的中间态，其分子结构为垂直结构。该影子态生成的时间为0.4皮秒且仅有2.8皮秒的寿命。

图2.二苯乙烯分子光异构化反应中间态的拉曼光谱

这是该影子态被发现三十年后，首次从实验上得到其详细的光谱数据。文章阐明了分子光异构化反应的完整中间过程，进一步完善了现有光异构化反应的模型。

全文链接https://doi.org/10.1038/s41557-023-01397-6