近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所復(fù)雜分子體系反應(yīng)動力學(xué)研究組研究員韓克利團(tuán)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(gòu)化機(jī)理及一種新的防曬霜分子，相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理化學(xué)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(jī)理尚不清楚。
該研究團(tuán)隊利用飛秒瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)和時間相關(guān)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(zhì)子化的，它們吸收紫外線到達(dá)電子激發(fā)態(tài)后，會通過超快的光異構(gòu)化方式內(nèi)轉(zhuǎn)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(zhì)的傷害。但是，去質(zhì)子化的SA發(fā)生光異構(gòu)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(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)處于質(zhì)子化狀態(tài)的SA能夠在6個皮秒內(nèi)通過反式-順式光異構(gòu)化的方式回到基態(tài)，生成的順式產(chǎn)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(xué)基金的支持。
