激基缔合物

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激基缔合物（excimer，由 excited dimer 缩写）或称准分子、受激子、激發雙體，指由两分子相同物质形成的短寿命二聚体分子。异核双分子形成的复合物则被称为激基复合物（exciplex，由 excited complex 缩写）或激基复合体。

严格的说，激基缔合物指同核聚合体，而激基复合物指异核复合体，但实际使用常以激基缔合物一言以蔽之，有时甚至可以指一分子内两个部分缔合的产物。

形成激基缔合物的两分子物质中有一种具有满的价层电子构型（如稀有气体的排布），而通常的分子价层电子排布存在空缺，若两分子物质均处于基态将无法形成共价键。因此，仅当这两分子物质有一分子处于激发态时才会满足轨道成键要求，形成激基缔合物。激基缔合物常为双原子分子，且寿命极短，只有纳秒级。但如果大量激基缔合物分子形成了，其寿命便能上升至秒级。

理论概览
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在分子轨道理论体系中，典型基态分子的电子排布于最低能级轨道。根据泡利原理，一个轨道最多可由两个电子占据；如果一个轨道填充了两个电子，则它们必须处于相反的自旋状态。已填满电子的最高能级的分子轨道称为最高占据分子轨道（HOMO，Highest Occupied Molecular Orbital），未填充电子的最低能级的分子轨道称为最低未占分子轨道（LUMO，Lowest Unoccupied Molecular Orbit）；这两个状态之间的能级间隙称为HOMO-LUMO带隙。如果分子吸收了能量等于此带隙数值的光子，则HOMO中的电子便可激发至LUMO，此时分子便跃迁到激发态。

当所要形成的二聚体组分之一处于激发态而另一组分处于基态时，便能形成激基缔合物。准分子跃迁回基态时，其组分又发生分离，并常常相互排斥，从而以释放光子的形式衰变，发出激光。激基缔合物衰变得到的激光波长比单分子受激体衰变得到的波长更长，能量更小。因此，可以通过发射光谱来检测激基缔合物。

稀有气体激基缔合物的生成
首先是激发态物质的形成，通常有如下三种途径：

*
:Rg + e− → Rg* + e−

*直接电离
:Rg + e− → Rg+ + 2e−

*分步电离
:Rg + e− → Rg* + e−
:Rg* + e− → Rg+ + 2e−

当等离子体介质中积累了足够浓度的激发态物质时，激基缔合物便可以通过如下反应式生成：
:Rg + Rg + M → Rg2 + M

由这个三原子反应式可以看出，激基缔合物生成速率与Rg*浓度成正比，与Rg（M）浓度的平方成正比，因此提高体系中稀有气体浓度（常通过加压实现）可以提高得到激基缔合物反应的速率。但是过高的稀有气体浓度也会导致发生无辐射猝灭反应，即激基缔合物没有释放所欲得到的紫外光，便在与普通稀有气体原子的碰撞中发生衰变。
:Rg2 + Rg → Rg + 2Rg

稀有气体激基缔合物和稀有气体卤化物激基复合物的衰变辐射过程如下：
:{Rg_2^*\ \xrightarrow[]{\tau}\ Rg + Rg + h\nu}
:{RgX^*\ \xrightarrow[]{\tau}\ Rg + X + h\nu}
此过程中放出的{h\nu}光子处于紫外波段。

科学实例
无机化学
稀有气体与卤原子形成的无机双原子激基缔合物，如，由于具有衰变的特性，且释放光波处于紫外波段，常用来制造准分子激光器，这是激基缔合物分子最广泛的实际用途。

医学上运用准分子激光器进行激光矫视，也就是准分子激光原位角膜磨镶术（）。

准分子激光器在微电子芯片制造业用于制造高分辨率光刻机，是10nm精度以下芯片制造技术的核心，被誉为50年激光光刻史上的里程碑。

科研工作中亦广泛使用准分子激光器制造仪器，比如染料激光器、脉冲激光沉积系统等。

准分子激光发明简史

• 1985年，纽约市哥伦比亚大学Edward S. Harkness眼科研究所的Steven Trokel首次在放射角膜切开术中运用了准分子激光。
• 1986年，Rangaswamy Srinivasan和James Wynne申请了紫外线准分子激光的相关专利，并在1988年获准生效。
• 1989年，成功获得了使用准分子激光来矫正角膜曲率的专利。

参见

• 准分子激光
• 荧光共振能量转移
• 稀有气体化合物
• 准分子激光原位角膜磨镶术
• 4+4环加成反应

注释
参考资料