近日，中國科學院大連化學物理研究所復雜分子體系反應動力學研究組研究員韓克利團隊發(fā)現(xiàn)了植物體葉表面防曬分子的超快反式-順式光異構化機理及一種新的防曬霜分子，相關研究成果發(fā)表在《物理化學快報》(JPC Letters，DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b00083)上。
紫外線照射到生物體上會引起DNA損傷，相對于動物，植物所受的光照時間更長。為防止紫外線造成不良影響，十字花科植物表面均勻分布了一層蘋果酸類似物(Sinapoyl Malate，SM)，其為一種芥子酸(Sinapic Acid，SA)的脂衍生物，可有效將紫外線的能量耗散到環(huán)境中，從而防止紫外線的破壞作用。但是，在溶液環(huán)境中，SM抵抗紫外線損傷的機理尚不清楚。
該研究團隊利用飛秒瞬態(tài)吸收光譜技術和時間相關的密度泛函理論計算，發(fā)現(xiàn)在中性水溶液中，SM和SA都是去質子化的，它們吸收紫外線到達電子激發(fā)態(tài)后，會通過超快的光異構化方式內轉換回到基態(tài)，有效地將紫外線的能量傳遞到環(huán)境中，避免了對遺傳物質的傷害。但是，去質子化的SA發(fā)生光異構化后吸收紫外線的能力大大降低，而SM幾乎沒有變化，從而解釋了自然選擇SM作為防曬霜的原因。此外，該團隊還發(fā)現(xiàn)處于質子化狀態(tài)的SA能夠在6個皮秒內通過反式-順式光異構化的方式回到基態(tài)，生成的順式產物也具有良好的吸收紫外線能力，為開發(fā)新型防曬霜指明了方向。
上述工作得到科技部“973”計劃和國家自然科學基金的支持。
