翁羽翔，男，1964年4月生，研究員，博士。現任中國科學院物理研究所研究員，博士生導師，軟物質科學實驗室副主任。中國科學院大學基礎物理教研室主任。中科院“**計劃”入選者。

教育及工作經歷：

1985年和1988年先后獲華東師范大學化學系學士和碩士學位。

1993年獲中國科學院物理研究所博士學位。

1994－1999年分別在香港大學和美國Emory大學從事博士后研究工作。

1999年入選中國科學院物理研究所“**計劃”。

2001-2003日本關西學院大學JSPS短期訪問教授。 　

2004年1月擔任中國科學院物理研究所軟物質物理實驗室SM06組課題組長。

2009年獲國家“杰出青年基金”支持。

學術兼職：

1、《物理》雜志編委。

教授課程：

現代生物物理前沿系列講座。

光物理前沿系列講座。

招生信息：

招生專業

070207-光學

070304-物理化學（含：化學物理）

071011-生物物理學

招生方向

時間分辨超快激光光譜學

光合作用及模擬系統能量轉移過程

蛋白質動態結構

培養研究生情況：

畢業博士、碩士生19人（含聯合培養4人），出站博士后2名。在讀博士研究生7名，碩士研究生1名。

研究方向：

從事化學系統及生物大分子體系的電荷轉移過程的超快時間分辨光譜研究、非線性光學過程、界面反應動力學探測等方面的研究。

目前正在開展蛋白折疊的溫度－階躍（T-jump）時間分辨激光紅外光譜研究。

研究領域：

時間分辨超快激光光譜技術；光合作用系統及人工模擬系統（太陽能電池）能量和電荷轉移的超快光譜；蛋白質動態結構及快速折疊動力學研究，界面電荷轉移動力學研究。

過去的主要工作及獲得的成果：

以物理學方法和手段為基礎，開展生物物理及物理化學的交叉科學研究工作。主要研究方法為時間分辨超快激光光譜，建立先進的研究設備，發展新的研究方法，并開展光合系統及模擬系統能量和電荷轉移的超快光譜研究。發展了基于非線性光參量放大技術的飛秒瞬態熒光光譜測量方法；應用X射線小角散射方法確定了光合細菌外周捕光天線膜蛋白的溶液態拓撲結構，應用超快光譜證明納米粒子與光合膜蛋白的相互作用。開展光合膜蛋白結構畸變的力學理論研究、激子態傳能效率研究；理論結果實驗相符。開展了均相及界面間電荷轉移過程的研究，實驗驗證了與理論十分吻合的分子間電荷轉移反應的Marcus 反轉現象。研究了TiO₂納米膠體的尺度效應對界面電荷復合過程的影響，并以光合反應系統為模擬對象，開展了TiO₂/染料納米化學太陽能電池的仿生研究，實現了光合作用光保護功能三線態傳能的人工模擬，提出了電荷復合到三線態的機制，并應用飛秒時間分辨光譜加以證實。發展了瞬態分子探針技術，對分子在TiO2表面組裝的化學鍵合形態做了定量的表征。 在J. Am. Chem. Soc., PRL, Biophysics Journal, J. Phys.Chem. B, J. Chem. Phys. 等刊物上發表論文五十多篇。

研究課題及展望：

目前已經建成了納秒時間分辨可見光波段瞬態吸收光譜儀，處于國際先進水平的飛秒時間分辨瞬態可見光吸收光譜儀。研制了脈寬為19飛秒的光參量激光器，已經完成用于研究蛋白質快速折疊動力學的納秒脈沖升溫時間分辨紅外光譜儀的研制。 目前的主要研究方向是建立發展準單光子的光－光放大技術，實現飛秒時間分辨的熒光光譜測量及近紅外波段的單線態氧激發態測量。實驗上已經將單光子放大推進到在150飛秒脈寬內對11個熒光光子進行激光放大。 應用納秒脈沖升溫（Temperature-jump）時間分辨紅外光譜研究蛋白質快速折疊動力學，并已成功地將該技術用于蛋白質動態結構變化的測定。開展光合系統及光合模擬系統的能量和電荷轉移的超快動力學研究；半導體納米粒子和吸附分子間光誘導界面電荷轉移過程的理論和實驗研究。

主要課題

1.　蛋白質動態結構及其生物學功能的時間分辨中紅外光譜研究，主持，國家級，2015-01--2019-12。

2.　溶液中膜蛋白LH₂的拓撲結構及激子態LH2的拓撲形變。

3.　界面電子復合及TiO₂表面性質的分子探測器。

4.　蛋白質折疊動力學納秒時間分辨中紅外光譜研究。

5.　飛秒時間分辨瞬態熒光光譜儀：將一個非相干的熒光光子轉化為106個相干光子。

6.　描述花卉形態的數理方法。

7.　飛秒非共線光參量放大器。

      發明專利：  

	專利名稱	發明人	申請人	來源數據	申請日	公開日
1	一種基于光參量放大的飛秒時間分辨多道鎖相熒光光譜儀	翁羽翔;毛鵬程;王專	中國科學院物理研究所	中國專利	2016-02-24	2016-05-18
2	微量樣品池	朱剛貝;李運良;李得勇;翁羽翔	中國科學院物理研究所	中國專利	2015-04-08	2015-07-22
3	中紅外光譜儀	李得勇;翁羽翔	中國科學院物理研究所	中國專利	2015-03-31	2015-07-01
4	多晶薄膜形貌的測量方法及測量裝置	何小川;翁羽翔	中國科學院物理研究所	中國專利	2015-03-17	2015-06-24
5	一種半導體材料能隙中間態能級的測量方法	翁羽翔;米陽	中國科學院物理研究所	中國專利	2015-01-04	2015-05-13
6	中紅外光譜儀	李得勇;翁羽翔	中國科學院物理研究所	中國專利	2014-12-05	2015-04-01
7	一種基于光參量放大的飛秒時間分辨多道鎖相熒光光譜儀	翁羽翔;黨偉;王專;于清旭;陳珂;毛鵬程;王云鵬	中國科學院物理研究所	中國專利	2014-05-28	2014-09-17
8	一種非共線光參量放大熒光光譜儀	翁羽翔;黨偉;陳海龍;王專	中國科學院物理研究所	中國專利	2012-06-15	2012-10-10
9	基于單光子計數的瞬態熒光壽命測量方法及測量系統	黃曉淳;李得勇;翁羽翔	中國科學院物理研究所	中國專利	2011-01-11	2012-07-18
10	一種激光能量探測器	黃曉淳;翁羽翔	中國科學院物理研究所	中國專利	2010-11-25	2012-05-30
11	產生用于超快光參量放大器的高穩定度超連續白光的方法	于志浩;翁羽翔	中國科學院物理研究所	中國專利	2008-11-20	2009-06-03
12	耐高溫耐壓帶有石英窗口的光化學反應器	翁羽翔;張建平	中國科學院物理研究所	中國專利	1992-04-09	1993-05-19

出版專著：

1、《超快激光光譜原理與技術基礎》，翁羽翔，陳海龍 等編著，出版社：化學工業出版社，出版時間：2013年07月。

發表論文： 

2016

1 冷軒; 王專; 翁羽翔 光合捕光天線系統的進化模式與能量傳遞 植物生理學報 2016/11

2 黨偉; 廖清; 毛鵬程; 付紅兵; 翁羽翔 Lasing dynamics study by femtosecond time-resolved fluorescence non-collinear optical parametric amplification spectroscopy Chinese Physics B 2016/05

3 翁羽翔 分子作用一小步,光電性質一跨步——有機共軛小分子晶體薄膜中存在半導體本征光生自由載流子的實驗證明 物理 2016/02

2015

4 何小川; 楊建兵; 閆東航; 翁羽翔 New method for fast morphological characterization of organic polycrystalline films by polarized optical microscopy Chinese Physics B 2015/07

5 翁羽翔 把簡單的事情復雜化叫文化,把復雜的事情簡單化是效率——Mind Concert Academic Salon學術討論側記 物理 2015/02

6 張權; 翁羽翔 金納米粒子降低吸附態細菌葉綠素a熒光量子效率的機理研究 光散射學報 2015/01

2014

7 Shanshan Li, Rui Wang, Deyong Li, Jing Ma, Heng Li, Xiaochuan He, Zengyi Chang & Yuxiang Weng;Thermal-triggerd Proteinquake Leads to Disassembly of DegP Hexamer as an Imperative Activation Step; Scientific Reports Volume: 4, Article number: 4834

8 Qing Liao, Zhenzhen Xu, Xiaolan Zhong, Wei Dang, Qiang Shi, Chao Zhang,Yuxiang Weng, Zhiyuan Li and Hongbing Fu;An organic nanowire waveguide exciton–polariton sub-microlaser and its photonic application; J. Mater. Chem. C, 2014, 2,2773

9 Likun Li, Xianyao Zhang, Xiaochuan He, Wenxin Lu, Liguo Yang, Yongzhong Bian, Yuxiang Weng, Jianzhuang Jiang; C60-modified mixed (phthalocyaninato)(porphyrinato) yttrium(III)double-decker complex: Synthesis, characterization, and photophysical properties; Dyes and Pigments 102 (2014) 257e262

10 Qing Liao, Zhenzhen Xu, Xiaolan Zhong, Wei Dang, Qiang Shi, Chao Zhang, Yuxiang Weng, Zhiyuan Li and Hongbing Fu; Organic nanowire waveguide exciton-polariton submicrolaser and its photonic application; J. Name., 2012, 00, 1‐3

2013

11. Zhu, M.; Mi, Y.; Zhu, G.; Li, D.; Wang, Y.; Weng, Y., Determination of Midgap State Energy Levels of an Anatase TiO₂ Nanocrystal Film by Nanosecond Transient Infrared Absorption–Excitation Energy Scanning Spectra. The Journal of Physical Chemistry C 2013, 117 (37), 18863-18869.

22 Zhu, M.; Zhu, G.; Weng, Y., Carrier Recombination-Incited Substrate Vibrations After Pulsed UV-Laser Photolysis of TiO2 Thin Single-Crystal Plate and Nanoparticle Films. Applied spectroscopy 2013, 67 (5), 506-512.

13 Dang, W.; Mao, P.; Weng, Y., Coherent photon interference elimination and spectral correction in femtosecond time-resolved fluorescence non-collinear optical parametric amplification spectroscopy. Review of Scientific Instruments 2013, 84 (7), 073105-073105-6.

14 黨偉, 王專, 翁羽翔, 飛秒時間分辨熒光非共線光參量放大光譜技術,中國科學， 43， 1713-1729，2013.

15 Shan-shan Li, Ying-ying Yu, De-yong Li, Xiao-chuan He, Yong-zhen Baob, Yu-xiang Weng, Thermal-induced Unfolding of-Crystallin and Disassembly of its Oligomers Revealed by Temperature-Jump Time-Resolved Infrared Spectroscopy, CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS， 26,739-746， 2013.

16 Cui, X.; Jiang, G.; Zhu, M.; Zhao, Z.; Du, L.; Weng, Y.; Xu, C.; Zhang, D.; Zhang, Q.; Wei, Y.; Duan, A.; Liu, J.; Gao, J., TiO2/CdS composite hollow spheres with controlled synthesis of platinum on the internal wall for the efficient hydrogen evolution. International Journal of Hydrogen Energy 2013, 38 (22), 9065-9073.

17 Zhang, Y.; Li, B.; Xu, Y.; Li, H.; Li, S.; Zhang, D.; Mao, Z.; Guo, S.; Yang, C.; Weng, Y.; Chong, K., The Cyclophilin CYP20-2 Modulates the Conformation of BRASSINAZOLE-RESISTANT1, Which Binds the Promoter of FLOWERING LOCUS D to Regulate Flowering in Arabidopsis. Plant Cell 2013, 25 (7), 2504-2521.

18 翁怡然; 翁羽翔 關于“光在介質中傳播是波長還是頻率發生改變”的對話 物理 2013/04

2012

19 Hailong Chen，Wei Dang • Jie Xie，Jingquan Zhao，Yuxiang Weng，Ultrafast energy transfer pathways in R-phycoerythrinfrom Polysiphonia urceolata，Photosynth Res (2012) 111:81–86

20 翁羽翔，《美麗是可以表述的》后記，物理，41卷 (2012) 6期，410-411

21 Du, L.-C.; Huang, Y.-F.; Ren, B.; Weng, Y.-X., Photosynthetic Bacterial Light-Harvesting Antenna Complexes Adsorbed on Silica Nanoparticles Revealed by Silica Shell-Isolated Au Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy. Journal of Physical Chemistry C 2012, 116 (12), 6993-6999.

22 王云鵬, 王專, 翁羽翔, 凝聚相分子振動量子拍的20 fs 時間分辨光譜實時觀測,科學通報，57， 2895-2898,2012.

2011

23 Johns, Valentine K.;Shi, Zheng;Dang, Wei; McInnis, Matthew D.;Weng, Yuxiang;Liao, Yi ;Photo Retro-Diels-Alder Reactions;JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A;2011,115(28),P:8093-8099

24 hen, HL; Weng, YX; Li, XY;Ultrafast Energy Transfer in Artificial Antenna Molecule Measured by Transient Fluorescence Spectroscopy;Chinese Journal of Chemical Physics;2011;24(3),P:253-255

25 Huang, XC; Guo, XZ；Weng, YX；A high performance pulse energy detector for Q-switched laser based on photoacoustic effect；REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS；2011，82(4)

26 翁羽翔 小小杯咖啡,理含大宇宙 物理 2011/05

2010

27 Wang, L; Zhao, H; Pan, LY; Weng, YX; Nakato, Y; Tamai, N；Ultrafast Carrier Dynamics of Titanic Acid Nanotubes Investigated by Transient Absorption Spectroscopy；2010，10(12),P: 8349-8355

28 Yu Zhihao; Weng Yuxiang;Spatial distribution of carrier-envelope phase for femtosecond pulsed laser beam profile determined by asymmetric spectral interferometry;OPTICS LETTERS;2010,35(13),P: 2275-2277

29 Yu ZhiHao; Weng YuXiang；nterference pattern generation and simulation in the single beam of a white light continuum；Science China-Physics Mechanics& Astronomy；2010,53(6);P:1060-1064

30 Chu Qian-Jin; Weng Yu-Xiang；Structure-dependent wavelike energy transfer on pigment rings of individual light-harvesting-2 complexes from photosynthetic bacteria；Physical review E；2010，81(4)

31 翁羽翔 海藻光合天線常溫量子相干態傳能研究簡評 物理 2010/05

2009

32 Chen, H.L., Y.X. Weng, and J.Y. Zhang., Noncollinear optical parametric amplifier based femtosecond time-resolved transient fluorescence spectra: characterization and correction. Journal of the Optical Society of America B-Optical Physics, 2009. 26(8): p. 1627-1634.

33 Du, S.F., Y.X. Weng et al., Characterization of ultra-weak fluorescence using picosecond non-collinear optical parametric amplifier. Optics Communications, 2009. 282(9): p. 1884-1887.

34 Li, H., Y.X. Weng et al., Thermal-Induced Dissociation and Unfolding of Homodimeric DsbC Revealed by Temperature-jump Time-Resolved Infrared Spectra. Biophysical Journal, 2009.

35 Li, H., Y.-y. Xu, and Y.-X. Weng, Infrared Absorption Intensity Analysis as a New Tool for Investigation of Salt Effect on Proteins. CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS, 2009. 22(6).

36 Wang, Y., et al., Fluorescence Quenching in a Perylenetetracarboxylic Diimide Trimer. Journal of the American Chemical Society, 2009. 131(1): p. 30-31.

37 Yu, Z.H., Y.X. Weng et al., Nonlinear chirp effect introduced by Kerr medium as optical switches in ultrafast time-resolved measurements. Optics Letters, 2009. 34(7): p. 1117-1119.

38 李恒; 柯慧敏; 任國平; 葉滿萍; 翁羽翔; 王志珍 脈沖升溫-時間分辨中紅外光譜研究蛋白質折疊動力學進展 生物物理學報 2009/S1

2008

39 Han, X.-F.,Y.X. Weng et al., Single-photon level ultrafast all-optical switching. Applied Physics Letters, 2008. 92(15): p. 151109-3.

40 Zheng, Q.S.,Y.X. Weng et al., Self-retracting motion of graphite microflakes. Physical Review Letters, 2008. 100(6).

41 Xu, W., Y.X. Weng et al., Photoinduced electron and energy transfer in dyads of porphyrin dimer and perylene tetracarboxylic diimide. Chemphyschem, 2008. 9(10): p. 1409-1415.

42 Hao, Y.Q., Y.F. Wang, and Y.X. Weng, Particle-size-dependent hydrophilicity of TiO2 nanoparticles characterized by Marcus reorganization energy of interfacial charge recombination. Journal of Physical Chemistry C, 2008. 112(24): p. 8995-9000.

43 Han, X.F., Y.X. Weng et al., Observation of delayed fluorescence in CdSxSe1-x nanobelts by femtosecond time-resolved fluorescence spectroscopy. Applied Physics Letters, 2008. 92(3).

44 Yin, X., Y.X. Weng et al., The effect mechanism of 4-ethoxy-2-methylpyridine as an electrolyte additive on the performance of dye-sensitized solar cell. Colloids and Surfaces a-Physicochemical and Engineering Aspects, 2008. 326(1-2): p. 42-47.

45 Weng, Y.X., X.F. Han, and L.Y. Zhang, Determination of the detection limit for a noncollinear optical parametric amplification-gated femtosecond time-resolved fluorescence spectrometer - Reply to the Comment on "Ultrasensitive femtosecond time-resolved fluorescence spectroscopy for relaxation processes by using parametric amplification". Journal of the Optical Society of America B-Optical Physics, 2008. 25(10): p. 1627-1631.

46 王鵬業; 李明; 翁羽翔 生物軟物質研究的新進展 物理 2008/06

2007

47 Qian-Jin, C., Y. Hua-Wei, and W. Yu-Xiang, Coherent excitons at different orientation arrangements of local transition dipole moments in circular light-harvesting complexes. Chinese Physics, 2007. 16(10): p. 3052-3058.

48 Zhao, H., Q. Zhang, and Y.-X. Weng, Deep Surface Trap Filling by Photoinduced Carriers and Interparticle Electron Transport Observed in TiO₂ Nanocrystalline Film with Time-Resolved Visible and Mid-IR Transient Spectroscopies. The Journal of Physical Chemistry C, 2007. 111(9): p. 3762-3769.

49 Ye, M.P.,Y.X. Weng et al., Infrared spectroscopic discrimination between the loop and alpha-helices and determination of the loop diffusion kinetics by temperature-jump time-resolved infrared spectroscopy for cytochrome c. Biophysical Journal, 2007. 93(8): p. 2756-2766.

50 Man-ping, Y., Y.X. Weng et al., Intermolecular Hydrogen Bonds Formed Between Amino Acid Molecules in Aqueous Solution Investigated by Temperature-jump Nanosecond Time-resolved Transient Mid-IR Spectroscopy. Chinese Journal of Chemical Physics, 2007(4): p. 461.

51 Du, L.-C. and Y.-X. Weng, Photoinduced Charge Recombination at Dye-Sensitized Individual TiO2 Nanoparticles and Its Application in Probe for the Local Polarity Change around the Nanoparticle in Solution. The Journal of Physical Chemistry C, 2007. 111(12): p. 4567-4577.

52 Bian, Y.Z., Y.X. Weng et al., Porphyrin-appended europium(III) bis(phthalocyaninato) complexes: Synthesis, characterization, and photophysical properties. Chemistry-a European Journal, 2007. 13(15): p. 4169-4177.

53 Han, X.-F., Y.X. Weng et al., Ultrasensitive femtosecond time-resolved fluorescence spectroscopy for relaxation processes by using parametric amplification. J. Opt. Soc. Am. B, 2007. 24(7): p. 1633-1638.

54 翁羽翔, 光合作用原初過程能量和電荷超快傳遞過程原理淺析. 物理, 2007.

55 光合作用原初過程能量和電荷超快傳遞過程原理淺析 翁羽翔 物理 2007/11

2006 及之前

56 Lu-Chao, D., Y.X. Weng et al., Synchrotron Small-Angle X-Ray Scattering Investigation on Integral Membrane Protein Light-Harvesting Complex LH₂ from Photosynthetic Bacterium Rhodopseudomonas Acidophila. Chinese Physics Letters, 2006. 23(7): p. 1861-1863

57 Chen, X.-H., Y.X. Weng et al., Transient spectrometer for near-IR fluorescence based on parametric frequency upconversion. Applied Physics Letters, 2006. 89(6): p. 061127-3.

58 翁羽翔; 謝維達 VxWorks嵌入式系統在CCU中應用 工業控制計算機 2006/12

59 王莉; 閻吉祥; 翁羽翔 獲得蛋白質激光脈沖升溫光源方法的比較研究 光學技術 2005/06

60 翁羽翔, 美麗是可以表述的——描述花卉形態的數理方程. 物理, 2005. 34(4).

61 Weng, Y.X., et al., A transient molecular probe for characterizing the surface properties of TiO2 nanoparticle in colloidal solution. Science and Technology of Advanced Materials, 2005. 6(7): p. 867-872.

62 Chen, X.H., Y.X. Weng et al., Protein structural deformation induced lifetime shortening of photosynthetic bacteria light-harvesting complex LH2 excited state. Biophysical Journal, 2005. 88(6): p. 4262-4273.

63 Zhang, Q.-L., Y.X. Weng et al., Particle-Size-Dependent Distribution of Carboxylate Adsorption Sites on TiO2 Nanoparticle Surfaces: Insights into the Surface Modification of Nanostructured TiO2 Electrodes. The Journal of Physical Chemistry B, 2004. 108(39): p. 15077-15083.

64 Lei, Z., Y.X. Weng et al., Femtosecond time-resolved difference absorption spectroscopy of all-trans-β-Apo-8'-carotenal. Science in China Series G-Physics Mechanics Astronomy, 2004. 47(2): p. 208-222.

65 Yu-Xiang, W., Growth and Form in Biology: Generation of the Plant Morphology by Spontaneous Symmetry Breaking Based on a Pressure Field. Chinese Physics Letters, 2004. 21(1): p. 211-214.

66 Hong, X.G., Y.X. Weng, and M. Li, Determination of the topological shape of integral membrane protein light-harvesting complex LH2 from photosynthetic bacteria in the detergent solution by small-angle X-ray scattering. Biophysical Journal, 2004. 86(2): p. 1082-1088.

67 張蕾; 全冬暉; 汪力; 楊國楨; 翁羽翔 全反式類胡蘿卜醛(all-trans-β-Apo-8’-carotenal)的飛秒時間分辨瞬態吸收光譜 中國科學G輯:物理學、力學、天文學 2004/01

68 翁羽翔; 張蕾; 楊健; 全冬暉; 汪力; 楊國楨; 藤井律子; 小山泰; 張建平; 馮娟; 余軍華; 張寶文 應用飛秒時間分辨瞬態吸收光譜研究蛋白質中距離相關長程電荷轉移:光合細菌天線復合體LH₂與TiO₂ 納米顆粒超分子組裝體個例初探(英文) Acta Botanica Sinica 2003/04

69 Zhang, L., Y.X. Weng et al., Direct Observation of Interfacial Charge Recombination to the Excited-Triplet State in All-trans-Retinoic Acid Sensitized TiO₂Nanoparticles by Femtosecond Time-Resolved Difference Absorption Spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry B, 2003. 107(49): p. 13688-13697.

70 Weng, Y.-X., et al., Surface-Binding Forms of Carboxylic Groups on Nanoparticulate TiO₂ Surface Studied by the Interface-Sensitive Transient Triplet-State Molecular Probe. The Journal of Physical Chemistry B, 2003. 107(18): p. 4356-4363.

71 全冬暉, 翁羽翔 et al., 飛秒超連續白化光時間啁啾特性的實驗研究. Chinese Physics, 2003. 12(9): p. 986.

72 翁羽翔 中國科學院超快現象和太赫茲輻射學術研討會簡訊 物理 2002/11

73 翁羽翔 中國科學院超快現象和太赫茲輻射國際會議簡訊 科學通報 2002/18

74 Weng, Y.-X., et al., Back Electron Transfer from TiO₂ Nanoparticles to FeIII(CN)63-: Origin of Non-Single-Exponential and Particle Size Independent Dynamics. The Journal of Physical Chemistry B, 2000. 104(1): p. 93-104.

75 Weng, Y.-X., et al., Direct Observation of Mass Transfer at Solid-Liquid Interface by Laser Flash Photolysis of the Interface Probe Molecules. The Journal of Physical Chemistry B, 2000. 104(32): p. 7713-7724.

76 Weng, Y.-X., et al., Interfacial charge recombination via the triplet state? Mimicry of photoprotection in the photosynthetic process with a dye-sensitized TiO2 solar cell reaction. Chemical Physics Letters, 2002. 355(3-4): p. 294-300.

77 翁羽翔; 徐景; 周潘潔; 林開利; 汪力; 楊國楨 太陽能電池反應模擬光合系統反應中心電荷復合形成三線態分子的過程(英文) 植物學報 2000/12

78 Weng, Y.-X., et al., Effect of laser intensity on the determination of intermolecular electron transfer rate constants---Observation of Marcus inverted region in photoinduced back electron transfer reactions. The Journal of Chemical Physics, 1998. 109(14): p. 5948-5956.

79 Weng, Y.-X., et al., Oscillations in a laser-induced chemical reaction: coupling of chemical reactions with an acoustic effect. Chemical Physics Letters, 1997. 270(3-4): p. 315-318.

80 張建平; 袁定樸; 翁羽翔; 徐積仁 直流電弧等離子體射流CVD制備多種碳膜 核聚變與等離子體物理 1993/04

81 翁羽翔; 張建平; 徐積仁 Discovery and Preparation of Organic Molecular Crystal via Vapor Phase Chemical Reaction Chinese Science Bulletin 1993/23

82 張建平; 翁羽翔; 袁定樸; 徐積仁 低壓氣相CVD制備六方金剛石薄膜及其鑒定 科學通報 1993/17

83 張建平; 翁羽翔; 徐積仁 拉曼帶通濾光器壓縮強激光背景的應用 中國激光 1993/08

84 翁羽翔; 張建平; 徐積仁 化學氣相反應形成有機分子晶體的發現及制備 科學通報 1993/15

85 翁羽翔; 張建平; 康寧; 徐積仁1,2-二氯丙烷裂解反應光窗結焦機理的研究 燃料化學學報 1993/02

86 張建平; 翁羽翔; 袁定樸; 徐積仁 不同原料氣體直流電弧等離子體制備金剛石薄膜的比較研究 科學通報 1992/18

87 徐積仁; 王立新; 康瑾; 鄧恢國; 康寧; 黃南堂; 翁羽翔; 唐福海 激光誘導1.2二氯乙烷分解生成氯乙烯的鏈反應分子過程 量子電子學 1992/01

會議論文：

1 B820,B777,BChla分子間振動及其對電子相干的影響 岳帥; 翁羽翔 第十四屆全國化學動力學會議 國際會議 2015-08-21

2 CdS光生載流子的時間分辨中紅外光譜研究 王專; 翁羽翔 第十四屆全國化學動力學會議 國際會議 2015-08-21

3 溶劑化動力學研究中的瞬態熒光光譜矯正 黨偉; 白晶晶; 張連水; 翁羽翔 第十四屆全國化學動力學會議 國際會議 2015-08-21

4 有機小分子半導體薄膜中存在光生自由載流子的實驗證明 翁羽翔 第十四屆全國化學動力學會議 國際會議 2015-08-21

5 一種光催化半導體材料能隙中間態的測量新方法-光生載流子中紅外瞬態吸收光譜探-中間態激發掃描譜 翁羽翔 中國化學會第29屆學術年會 中國會議 2014-08-04

6 TiO₂表面束縛態、電荷復合動力學過程的時間分辨中紅外激光光譜研究 翁羽翔; 祝銘; 朱剛貝 第十三屆全國太陽能光化學與光催化學術會議 中國會議 2012-10-26

7 時間分辨紅外光譜對TiO₂深束縛態能級研究 祝銘; 朱剛貝; 王云鵬; 翁羽翔 第十三屆全國太陽能光化學與光催化學術會議 中國會議 2012-10-26

8 《第一屆全國生物物理化學會議暨生物物理化學發展戰略研討會》論文摘要集序 趙新生; 來魯華; 李峻柏; 劉冬生; 曲曉剛; 王樹; 翁羽翔; 楊俊林; 尉志武; 孫榮華 第一屆全國生物物理化學會議暨生物物理化學發展戰略研討會 中國會議 2010-07-05

9 蛋白質動態結構的脈沖升溫-時間分辨中紅外光譜研究 翁羽翔 第一屆全國生物物理化學會議暨生物物理化學發展戰略研討會 中國會議 2010-07-05

10 超快時間分辨光譜在生命科學中的應用研究 翁羽翔 第十五屆全國光散射學術會議 中國會議 2009-10-18

11 脈沖升溫-時間分辨中紅外光譜研究蛋白質折疊動力學進展 李恒; 柯慧敏; 任國平; 葉滿萍; 翁羽翔; 王志珍 第十一次中國生物物理學術大會暨第九屆全國會員代表大會 中國會議 2009-07-12

12 單光子水平的超快全光開關 韓曉鋒; 翁羽翔; 王瑞; 陳希浩; 羅開紅; 吳令安; 趙繼民 第十三屆全國量子光學學術報告會 中國會議 2008-07-01

13 Effect of pH on the Sequence of the Loop Diffusion and the S-Fe Bond Disruption for Cytochrome c 郝雅瓊; 葉滿萍; 翁羽翔 第二屆全國“跨學科蛋白質研究”學術討論會 中國會議 2008-07-01

14 Uncovering the Heat Stress Triggered Oxidative Activity of DsbC Monomer Hinted from a T-jump Time-Resolved IR Spectroscopic Study 李恒; 翁羽翔; 王志珍 第二屆全國“跨學科蛋白質研究”學術討論會 中國會議 2008-07-01

15 光合膜蛋白質動態結構的時間分辨光譜研究 翁羽翔 軟件物質物理研討會 中國會議 2005-08-01

16 染料敏化納晶電池高分子電解質界面動力學特性的研究 張敬波; 林原; 肖緒瑞; 方世璧; 翁羽翔; 李學萍; 周曉文 2004全國太陽能光化學與光催化學術會議 中國會議 2004-09-01

17 染料敏化納晶電池高分子電解質動力學特性的閃光光解研究 張敬波; 林原; 肖緒瑞; 方世璧; 翁羽翔; 李學萍; 周曉文 2004全國太陽能光化學與光催化學術會議 中國會議 2004-09-01

18 納米顆粒尺寸效應對羧基在TiO₂納米晶體表面鍵合形態的影響 翁羽翔; 張慶利; 都魯超; 汪力 2003年中國太陽能學會學術年會 中國會議 2003-06-30

19 光合反應中心光保護功能在染料敏化TiO₂納米晶體太陽能電池中的人工模擬 翁羽翔; 張蕾; 全冬暉; 汪力; 楊國楨 第十屆全國基礎光學與光物理學術研討會和第十一屆激光物理討論會 中國會議 2002-10-19

20 激光誘導1.2二氯乙烷分解生成氯乙烯的鏈反應分子過程 徐積仁; 王立新; 康瑾; 鄧恢國; 康寧; 黃南堂; 翁羽翔; 唐福海 第五屆全國基礎光學學術報告會和交叉科學中的光學問題討論會 中國會議 1991-09-27

榮譽獎勵：

1、1999年“**計劃”入選者。

2、2009年國家杰出青年基金獲得者。

學術交流：

1、第十四屆全國化學動力學會議 國際會議 2015-08-21

2、  中國化學會第29屆學術年會 中國會議 2014-08-04

3、  第十三屆全國太陽能光化學與光催化學術會議 中國會議 2012-10-26

4、  第一屆全國生物物理化學會議暨生物物理化學發展戰略研討會 中國會議 2010-07-05

5、  第十五屆全國光散射學術會議 中國會議 2009-10-18

6、  第十一次中國生物物理學術大會暨第九屆全國會員代表大會 中國會議 2009-07-12

7、  第十三屆全國量子光學學術報告會 中國會議 2008-07-01

8、  第二屆全國“跨學科蛋白質研究”學術討論會 中國會議 2008-07-01

9、  全國太陽能光化學和光催化學術會議 2008-12-02

10、  第235屆國家化學學會會議 2008-04-05

11、  全國光合作用研討會 2007-04-19

12、  超快化學生物過程復雜系統國際研討會 2006-11-16

13、  國際光學工程學會 2006-08-13

14、  特朗貝研討會輻射和光化學 2006-06-05

15、  喬治亞技術學院,化學生物學院 俄亥俄州立大學，化學生物物理學院研討會系列 2006全國跨科學蛋白質研究學術研討會 埃默里大學物理化學研討小組

16、  軟件物質物理研討會 中國會議 2005-08-01

17、  2004全國太陽能光化學與光催化學術會議 中國會議 2004-09-01

18、  2003年中國太陽能學會學術年會 中國會議 2003-06-30

19、  第十屆全國基礎光學與光物理學術研討會和第十一屆激光物理討論會 中國會議 2002-10-19

20、  第五屆全國基礎光學學術報告會和交叉科學中的光學問題討論會 中國會議 1991-09-27

有機共軛小分子晶體薄膜中存在半導體本征光生自由載流子的實驗證明
——記中國科學院物理研究所軟物質科學實驗室翁羽翔課題組

分子間相互作用的間距對物質性質及功能的影響至關重要。自然界光合生物僅僅用少數的幾類色素分子便實現了光的捕獲、能量傳遞和電荷分離的過程，最終演化出一個豐富多彩的生命世界。對光合反應系統的結構和功能的深入研究揭示，光合系統只是通過調控色素分子間的聚集方式和相互作用的距離，就能夠讓相同的色素分子承擔不同的角色。物理學家通過實現硅原子間的共價成鍵作用，制備了半導體三維晶體材料，在原子軌道分裂能級的基礎上實現了能級連續的導帶和價帶，并形成了光學躍遷的能隙。進一步引入P-N結電場，實現集太陽光捕獲、電荷分離及電流輸出的無機類半導體光伏電池。化學家經過數十年的研究與推廣，有機半導體已經在多個領域中獲得了成功的應用，如有機發光二極管、有機晶體管、有機光電池等。相對于傳統的無機半導體，有機材料具有成本低、重量輕及柔性等潛在優勢而備受關注。盡管如此，有機半導體到底是否形成能帶結構并實現光生自由載流子的帶隙激發，長期以來一直是一個備受爭議的問題。

在中國科學院知識創新工程重要方向項目和國家自然科學基金委的資助下，中國科學院物理研究所翁羽翔研究組和長春應用化學研究所的閆東航課題組合作，開展有機小分子晶體薄膜光生載流子形成機理研究，應用飛秒時間分辨中紅外及可見-近紅外譜段瞬態吸收光譜結合其他手段，證明了有機共軛小分子晶體薄膜中存在半導體本征光生自由載流子。該研究成果2015年11月27日刊發于Scientific Reports (Sci. Rep. 2015, 5, 17076)，成果主要完成人有：何小川、朱剛貝、楊建兵、常皓、孟慶宇、趙宏武、周新、岳帥、王專、時金安、谷林、閆東航、翁羽翔。

一、實驗方法

（一）飛秒時間分辨可見-近紅外瞬態吸收光路

激光光源為一套包含再生放大器的全固態摻鈦藍寶石飛秒激光系統（800 nm，150 fs，1 kHz）。基頻光首先經過一片光楔（Optical Wedge）分光，其前表面反射的光聚焦在c切割的藍寶石片上用來產生超連續白光（可見-近紅外）作為探測光，透過光楔的光用來產生泵浦光。在泵浦和探測光路中分別放置一個快門，用來控制泵浦光與探測光的通過與不通過，分別測量探測器的暗背景噪聲、泵浦光在樣品上導致的受激輻射及散射、探測光在有泵浦和沒有泵浦光條件下的透過光強，最后通過運算以扣除相關干擾，獲得某延時時刻∆OD(λ)的信息。

（二）飛秒時間分辨中紅外瞬態吸收光譜光路

中紅外瞬態吸收的工作原理與可見光瞬態吸收相同，只是將探測光源由藍寶石片產生的超連續白光變為中紅外超連續光。中紅外超連續光的產生原理是800 nm的基頻光與400 nm的二次諧波在空間與時間嚴格重合的情況下，通過四波混頻過程產生，因此對飛秒激光的峰值功率要求很高。在此部分實驗中，課題組使用脈沖寬度為35fs的飛秒激光器作為光源。

（三）酞菁鋅薄膜晶疇尺度形貌的偏振光學顯微鏡研究

在進行弱外延酞菁鋅薄膜的電致發光實驗時，課題組偶然通過CCD觀察到弱外延酞菁鋅薄膜表面呈現明暗相間的斑塊狀，因此發展了一種利用偏振光學顯微鏡觀測薄膜晶疇去向的光譜學方法。偏振光學顯微鏡是基于光學顯微鏡的一種技術，它通過在光學顯微鏡中引入偏振光來觀察樣品特殊的性質。

弱外延蒸鍍的酞菁鋅薄膜經過偏振光照射后，在CCD上所成的像顯示為明暗相間的斑塊。這是因為對于所有晶疇而言，雖然具有相同的晶體結構，但結晶的取向卻不相同，對某個特定方向的偏振光的吸收率也就不一樣，因此得到的透過率圖像呈現為灰度不一的斑塊。特定區域的斑塊會隨著偏振片的轉動而呈明暗交替變化，周期為180度。

在圖像處理過程中，課題組建立了樣品吸收度與躍遷偶極矩、光源電場方向有關的物理模型，最終獲得對應于吸收率，晶疇中的透過率的表達式。依此模型對從偏振光顯微鏡中獲得的圖像進行處理，并與原子力顯微鏡的測量結果進行比較。結果顯示，兩種方法的測量結果基本一致。因此偏振光學顯微鏡表征樣品形貌以其簡單的操作特性，比原子力顯微鏡在工業在線檢測領域更有推廣價值。

二、主要成果

在該研究工作中，閆東航課題組利用自創的分子束弱外延生長的方法制備酞菁鋅晶體薄膜（見圖1）。與由直接蒸鍍法制備的薄膜相比，弱外延生長方法制備的酞菁鋅晶體薄膜分子間距在晶胞a軸方向上縮短了約0.1Å，并且大大提高了薄膜的結晶度。超快光譜實驗研究表明，光激發在直接蒸鍍的薄膜中僅僅是激子激發，而在弱外延生長的薄膜中能夠產生帶隙激發的自由載流子，從而證明了有機小分子晶體半導體薄膜光激發能夠形成本征光生自由載流子。分子間距只是0.1Å的變化就能驅使材料的電子態由孤立的分子軌道變成連續的能帶。

有機半導體的光激發通常被認為是激子態（處于束縛狀態的電子-空穴對）激發，并采用分子軌道描述其電子態。而隨后產生的載流子屬于次生載流子，即激子通過外加電場或具有不同化學勢的界面電離過程產生。人們之所以沒能對于有機半導體光生載流子的形成及演化過程的本質獲得清晰的物理圖像，是因為難以獲取其本征態的性質以及有機半導體自身易引起混淆。所謂的本征態性質指的是光生載流子是直接由光激發產生的，而不是由激子經其他因素如雜質、接觸效應、晶界等次級電離導致的次生載流子。

隨著有機小分子晶體結晶技術的發展及相關研究的深入，越來越多的實驗現象傾向于在高度結晶的有機小分子半導體材料中光子的吸收可能導致形成自由載流子的觀點。盡管一些證據指向有機分子晶體存在能帶結構，同時由超快時間分辨泵浦-太赫茲探測實驗得出的瞬態光電導結果也表明光激發能夠在一些有機小分子單晶中產生自由載流子，然而，有機半導體電子態結構介于兩個極端圖像，即分子軌道描述和能帶描述之間的尷尬地位，目前對于有機半導體光激發過程通常認為是分子型的激子態激發。

課題組對弱外延生長和直接蒸鍍的酞菁鋅薄膜開展穩態與超快時間分辨中紅外、近紅外及可見光譜學研究。原則上時間分辨太赫茲光譜和超快時間分辨中紅外光譜都能夠用于本征態光生載流子的測量，其差別在于前者只能給出瞬態光電導的信息，而后者能夠依據物質紅外光譜指紋特征，結合可見及近紅外譜段的信息，不僅能夠探測到光生自由電子，還能夠探測到相應的空穴。

實驗在以下方面提供了證據：（1）由穩態吸收光譜中指認出可能的帶隙躍遷光譜組分；（2）變溫吸收光譜及變溫選區電子衍射實驗支持帶隙躍遷組分（3）通過理論計算揭示酞菁鋅單晶為直接帶隙半導體，能夠產生熒光輻射，盡管此前從未報道過酞菁鋅的電致發光現象；（4）可能的帶隙躍遷吸收光譜峰位與光致發光峰位的微小差異支持帶隙躍遷；（5）低溫變溫熒光光譜的電子-聲子耦合等分析支持帶隙躍遷；（6）電致發光光譜和光致發光光譜的一致性支持載流子復合發光；（7）超快時間分辨可見及近紅外光譜表明完全電離和部分電離酞菁鋅陽離子的存在，前者對應于空穴，后者對應于電荷轉移型激子態；（8）時間分辨中紅外光譜證明自由電子的存在；（9）時間分辨中紅外激光光譜證明離域態空穴的存在，壽命和自由電子的一致。最后由此測定出本征態光生載流子的壽命約6.8皮秒，對應載流子沿分子平面堆垛方向的擴散長度為4.2 nm，相當于11個分子的間距。帶隙激發后約一半的載流子參與帶隙復合并發出熒光，另一半則復合成壽命約為1.48納秒、空間定域尺度約為一個分子大小、束縛能為0.28 eV的電荷轉移型激子態。

盡管課題組觀測到的自由載流子壽命很短，但確定無疑地證明了光生本征載流子的存在，為有機小分子半導體材料光吸收產生自由載流子給出了直接的實驗證據，揭示了分子間距在有機小分子半導體光電性質的調控中起著四兩撥千斤的作用。該研究表明有機小分子半導體與無機半導體在光電性質及電子態結構上沒有絕對的界限，為后續通過調控分子間距提高有機半導體的性能提供了新思路。

項目負責人簡介

翁羽翔，1964年生，研究員，中國科學院物理研究所軟物質科學實驗室副主任，中國科學院大學基礎物理教研室主任。1985年和1988年先后獲華東師范大學化學系學士和碩士學位，1993年獲中科院物理所光學博士學位；1994—1999年在香港大學和美國Emory大學從事博士后研究；1999年入選中國科學院物理研究所“**計劃”；2004年1月擔任中國科學院物理研究所軟物質物理實驗室SM06組課題組長；2009年獲國家“杰出青年基金”支持。長期從事超快時間分辨激光光譜的研究工作，回國后主持建立納秒時間分辨瞬態可見光光譜測量系統，成功研發飛秒時間分辨瞬態吸收光譜儀，涵蓋可見及紅外譜段。發展了飛秒時間分辨熒光非共線光參量放大測量新方法，實現了非相干熒光光子的激光放大，用于光合作用原初傳能及電荷分離過程的研究。進行了光合模擬體系如太陽能電池及光催化電荷分離超快過程研究。建立了飛秒時間分辨二維可見光相干光譜系統，建立發展了脈沖升溫-納秒時間分辨中紅外瞬態光譜方法，用于蛋白質折疊和蛋白質動態結構的研究。合作研制了定性的一氧化碳中紅外激光器。發明了測量半導體能隙中間能級的激發掃描-時間分辨中紅外瞬態吸收方法，用于光催化材料的性質表征。截止目前，在國際/國內核心期刊發表論文80余篇，他引1000多次。