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Chemistry

एक हाइड्राज़ोन Photoswitch के Photoisomerization क्वांटम उपज का निर्धारण

Published: February 7, 2022 doi: 10.3791/63398
Automatic Translation
*1, *1, *1, 1
1Department of Chemistry, Chung-Ang University
* These authors contributed equally

Summary

फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम उपज एक मौलिक फोटोफिजिकल संपत्ति है जिसे नए विकसित फोटोस्विच की जांच में सटीक रूप से निर्धारित किया जाना चाहिए। यहां, हम एक मॉडल bistable photoswitch के रूप में एक फोटोक्रोमिक हाइड्राज़ोन के फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम उपज को मापने के लिए प्रक्रियाओं के एक सेट का वर्णन करते हैं।

Abstract

प्रकाश-संचालित संरचनात्मक परिवर्तनों से गुजरने वाले फोटोस्विचिंग कार्बनिक अणु अनुकूली आणविक प्रणालियों के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण घटक हैं, और उनका उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है। फोटोस्विच को नियोजित करने वाले अधिकांश अध्ययनों में, कई महत्वपूर्ण फोटोफिजिकल गुण जैसे अवशोषण और उत्सर्जन की अधिकतम तरंग दैर्ध्य, दाढ़ क्षीणन गुणांक, प्रतिदीप्ति जीवनकाल और फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम उपज को उनके इलेक्ट्रॉनिक राज्यों और संक्रमण प्रक्रियाओं की जांच करने के लिए सावधानीपूर्वक निर्धारित किया जाता है। हालांकि, फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम उपज का माप, अवशोषित फोटॉनों के संबंध में फोटोआइसोमेराइजेशन की दक्षता, एक विशिष्ट प्रयोगशाला सेटिंग में अक्सर जटिल और त्रुटि के लिए प्रवण होती है क्योंकि इसके लिए एक उपयुक्त एकीकरण विधि के आधार पर कठोर स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप और गणना के कार्यान्वयन की आवश्यकता होती है। यह आलेख एक फोटोक्रोमिक हाइड्राज़ोन का उपयोग करके एक bistable photoswitch के photoisomerization क्वांटम उपज को मापने के लिए प्रक्रियाओं का एक सेट पेश करता है। हम उम्मीद करते हैं कि यह लेख bistable photoswitches की जांच के लिए एक उपयोगी मार्गदर्शिका होगी जो तेजी से विकसित की जा रही है।

Introduction

फोटोक्रोमिक कार्बनिक अणुओं ने वैज्ञानिक विषयों की एक विस्तृत श्रृंखला में काफी ध्यान आकर्षित किया है क्योंकि प्रकाश एक अद्वितीय उत्तेजना है जो एक प्रणाली को अपने थर्मोडायनामिक संतुलन से दूर कर सकता है गैर-आक्रामक रूप से1। उपयुक्त ऊर्जा के साथ प्रकाश का विकिरण उच्च spatiotemporal परिशुद्धता 2,3,4 के साथ photoswitches के संरचनात्मक मॉडुलन की अनुमति देता है। इन फायदों के लिए धन्यवाद, डबल बांड (जैसे, स्टिलबेन्स, एज़ोबेंजीन, आईमिन्स, फ्यूमारामाइड्स, थायोइंडिगोस) के कॉन्फ़िगरेशनल आइसोमेराइजेशन के आधार पर विभिन्न प्रकार के फोटोस्विच विकसित किए गए हैं और विभिन्न लंबाई के तराजू पर अनुकूली सामग्री के मुख्य घटकों के रूप में उपयोग किए जाते हैं (उदाहरण के लिए, स्पाइरोपायरन, डाइथिएनिलेथेन, फुलगाइड्स, दाता-स्वीकर्ता स्टेनहाउस एडक्ट्स) विकसित किए गए हैं और विभिन्न लंबाई के तराजू पर अनुकूली सामग्री के मुख्य घटकों के रूप में उपयोग किए जाते हैं। Photoswitches के प्रतिनिधि अनुप्रयोगों में फोटोक्रोमिक सामग्री, दवा वितरण, स्विच करने योग्य रिसेप्टर्स और चैनल, सूचना या ऊर्जा भंडारण, और आणविकमशीनें 5,6,7,8,9,10,11,12 शामिल हैं। नए डिज़ाइन किए गए फोटोस्विच प्रस्तुत करने वाले अधिकांश अध्ययनों में, उनके फोटोफिजिकल गुणों जैसे अवशोषण और उत्सर्जन, दाढ़ क्षीणन गुणांक (ε), प्रतिदीप्ति जीवनकाल और फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम उपज कीअधिकतम मात्रा को अच्छी तरह से चित्रित किया जाता है। इस तरह के गुणों की जांच इलेक्ट्रॉनिक राज्यों और संक्रमणों पर महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करती है जो ऑप्टिकल गुणों और आइसोमेराइजेशन तंत्र को समझने के लिए महत्वपूर्ण हैं।

हालांकि, फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम उपज का सटीक माप- अभिकारक द्वारा अवशोषित विकिरण तरंग दैर्ध्य पर फोटॉनों की संख्या से विभाजित होने वाली फोटोआइसोमेराइजेशन घटनाओं की संख्या- अक्सर कई कारणों से एक विशिष्ट प्रयोगशाला सेटिंग में जटिल होती है। फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम उपज का निर्धारण आमतौर पर प्रतिक्रिया की प्रगति की निगरानी और विकिरण के दौरान अवशोषित फोटॉनों की संख्या को मापने से प्राप्त किया जाता है। प्राथमिक चिंता यह है कि प्रति इकाई समय फोटॉन अवशोषण की मात्रा उत्तरोत्तर बदलती है क्योंकि समाधान द्वारा कुल अवशोषण समय के साथ बदलता है क्योंकि फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया आगे बढ़ने के साथ-साथ समाधान द्वारा कुल अवशोषण बदल जाता है। इसलिए, प्रति इकाई समय खपत अभिकारकों की संख्या उस समय अनुभाग पर निर्भर करती है जिसमें इसे विकिरण के दौरान मापा जाता है। इस प्रकार, एक को फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम उपज का अनुमान लगाने के लिए बाध्य किया जाता है जिसे विभेदक रूप से परिभाषित किया जाता है।

एक अधिक परेशानी की समस्या तब उत्पन्न होती है जब अभिकारक और फोटोप्रोडक्ट दोनों विकिरण तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करते हैं। इस मामले में, फोटोकैमिकल आइसोमेराइजेशन दोनों दिशाओं में होता है (यानी, एक फोटोरिवर्सिबल प्रतिक्रिया)। आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं के लिए दो स्वतंत्र क्वांटम पैदावार सीधे देखी गई प्रतिक्रिया दर से प्राप्त नहीं की जा सकती है। गलत प्रकाश तीव्रता भी त्रुटि का एक सामान्य कारण है। उदाहरण के लिए, बल्ब की उम्र बढ़ने से धीरे-धीरे इसकी तीव्रता बदल जाती है; 400 एनएम पर क्सीनन आर्क लैंप की विकिरण ऑपरेशन 14 के 1000 ज के बाद 30% तक कम हो जातीहै। गैर-कॉलिमेटेड प्रकाश का प्रसार वास्तविक घटना विकिरण को स्रोत की नाममात्र शक्ति की तुलना में काफी छोटा बनाता है। इस प्रकार, प्रभावी फोटॉन फ्लक्स को सटीक रूप से मापना महत्वपूर्ण है। ध्यान दें, कमरे के तापमान पर मेटास्टेबल फॉर्म की थर्मल छूट को अनदेखा करने के लिए पर्याप्त रूप से छोटा होना चाहिए।

यह पेपर एक bistable photoswitch के photoisomerization क्वांटम उपज निर्धारित करने के लिए प्रक्रियाओं का एक सेट पेश करता है। क्षेत्र में अग्रणी अनुसंधान टीम, Aprahamian के समूह द्वारा विकसित हाइड्राज़ोन photoswitches की एक संख्या, उनके चयनात्मक photoisomerization और उनके मेटास्टेबल आइसोमर्स15,16,17 की उल्लेखनीय स्थिरता के लिए सुर्खियों में रहे हैं। उनके हाइड्राज़ोन फोटोस्विच में एक हाइड्राज़ोन समूह द्वारा जुड़े दो सुगंधित छल्ले शामिल होते हैं, और सी = एन बॉन्ड उपयुक्त तरंग दैर्ध्य (चित्रा 1) पर विकिरण पर चयनात्मक ई / जेड आइसोमेराइजेशन से गुजरता है। उन्हें गतिशील आणविक प्रणालियों 18,19,20,21 के गतिशील घटकों के रूप में सफलतापूर्वक शामिल किया गया है। इस काम में, हमने एक नया हाइड्राज़ोन व्युत्पन्न असर एमाइड समूहों को तैयार किया और फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम उपज के निर्धारण के लिए इसके फोटोस्विचिंग गुणों की जांच की।

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Protocol

1. फोटोस्टेशनरीराज्य (पीएसएस) में 1 एच एनएमआर स्पेक्ट्रम अधिग्रहण

  1. हाइड्राज़ोन स्विच 1 के 4.2 मिलीग्राम (0.01 mmol) वाले एक प्राकृतिक क्वार्ट्ज एनएमआर ट्यूब में, 1.0 मिलीलीटर ड्यूटेरेटेड डाइमिथाइल सल्फोक्साइड (डीएमएसओ-डी 6) जोड़ें। समाधान के आधे हिस्से को एक और एनएमआर ट्यूब में स्थानांतरित करें।
  2. एक 436 एनएम बैंडपास फिल्टर से सुसज्जित एक क्सीनन आर्क लैंप के सामने 1 सेमी एनएमआर ट्यूबों में से एक रखें। एनएमआर नमूने के लिए विकिरण शुरू करें और हर दिन 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रम रिकॉर्ड करें जब तक कि स्पेक्ट्रा में कोई बदलाव न हो क्योंकि स्विच 1 पीएसएस तक पहुंचता है। पीएसएस तक पहुंचने के बाद, एनएमआर ट्यूब को कमरे के तापमान पर अंधेरे में रखें और थर्मल विश्राम की प्रगति की निगरानी करने के लिए 12 घंटे के बाद 1 एचएनएमआर स्पेक्ट्रम रिकॉर्ड करें।
    नोट: स्विच 1 अपनी bistable प्रकृति के कारण कमरे के तापमान पर 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रम में कोई प्रशंसनीय परिवर्तन नहीं दिखाता है।
  3. अन्य एनएमआर ट्यूब के लिए, 340 एनएम विकिरण के तहत पीएसएस में 1 एच एनएमआर स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए 340 एनएम बैंडपास फ़िल्टर के साथ चरण 1.2दोहराएं।
  4. एनएमआर प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर के साथ पीएसएस पर एनएमआर स्पेक्ट्रा की एफआईडी फाइलें खोलें। चोटियों के एक विशिष्ट सेट को एकीकृत करें (H1: Quinoline के C2 प्रोटॉन, H2: हाइड्राज़ोन समूह के लिए पैरा-स्थिति में प्रोटॉन, H3: एथिल एस्टर के CH3 ) अलग-अलग आइसोमर्स के और आइसोमेरिक अनुपात की गणना करें (चित्रा 2)।
    नोट: 436 एनएम और 340 एनएम विकिरण के तहत रचनाएं ([1-Z]:[1-E] अनुपात) क्रमशः 8:92 और 82:18 हैं।

2. पीएसएस पर यूवी-विस अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी

  1. 1 के 12.6 मिलीग्राम (0.03 mmol) वाली एक कांच की शीशी में, स्पेक्ट्रोस्कोपी ग्रेड डीएमएसओ के 2 एमएल जोड़ें। समाधान के 100 μL ले लो और 1 का 1 mM समाधान बनाने के लिए DMSO के 1400 μL के साथ पतला। 1.0 सेमी ऑप्टिकल पथ लंबाई के साथ एक क्वार्ट्ज क्यूवेट में 1 के 1 mM समाधान के 20 μL को स्थानांतरित करें और 1 का 10 μM समाधान बनाने के लिए DMSO के 1980 μL के साथ पतला करें। एक PTFE डाट के साथ cuvette सील और अंधेरे में नमूना रखें.
  2. एक खाली नमूने के रूप में डीएमएसओ के 2 एमएल युक्त एक और क्वार्ट्ज क्यूवेट तैयार करें। बेसलाइन सुधार के लिए रिक्त नमूने के UV-Vis स्पेक्ट्रम को मापें।
  3. एक 436 एनएम बैंडपास फिल्टर से सुसज्जित एक क्सीनन आर्क लैंप के सामने चरण 2.1 1 सेमी से नमूना रखें। नमूने के लिए विकिरण शुरू करें और यूवी-विज़ स्पेक्ट्रम को हर 2 घंटे में मापें जब तक कि स्पेक्ट्रा में कोई बदलाव न हो क्योंकि 1 पीएसएस (चित्रा 3) तक पहुंचता है।
    नोट: यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी नमूने के लिए पीएसएस तक पहुंचने में लगने वाला समय उच्च एकाग्रता के साथ एनएमआर नमूने की तुलना में बहुत कम है।
  4. 340 एनएम विकिरण के तहत पीएसएस पर यूवी-विज़ स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए 340 एनएम बैंडपास फ़िल्टर के साथ चरण 2.3 को दोहराएं।
  5. Eq (1) और Eq (2) (चित्रा 4) का उपयोग करके शुद्ध 1-Z और 1-E के अवशोषण स्पेक्ट्रा का अनुमान लगाएं।
    Equation 1 (1)
    Equation 2 (2)
    जहां R436 = 436 nm विकिरण के तहत PSS पर 1-Z का अनुपात; आर340 = 340 एनएम विकिरण के तहत पीएसएस पर 1-जेड का अनुपात; एक436 = 436 एनएम विकिरण के तहत पीएसएस पर डीएमएसओ में 1 का अवशोषण; एक340 = 340 एनएम विकिरण के तहत पीएसएस पर डीएमएसओ में 1 का अवशोषण।
  6. नमूना सांद्रता (10 μM) और ऑप्टिकल पथ की लंबाई (1 सेमी) द्वारा देखे गए अवशोषण को विभाजित करके सभी तरंग दैर्ध्य पर शुद्ध 1-Z और 1-E के दाढ़ क्षीणन गुणांक की गणना करें।

3. थर्मल छूट पर गतिज अध्ययन

  1. एक हीटिंग बाथ सर्कुलेटर में भरे सिलिकॉन तेल को वांछित तापमान (131 डिग्री सेल्सियस) पर गर्म करें और जांचें कि स्नान का तापमान स्थिर है या नहीं। हीटिंग स्नान में चरण 1.2 से दो एनएमआर नमूने जलमग्न करें।
    नोट: तापमान और हीटिंग की अवधि छूट दर के आधार पर समायोजित कर रहे हैं।
  2. हीटिंग के 1 घंटे के बाद, अव्यक्त गर्मी (चित्रा 5) के कारण थर्मल विश्राम को रोकने के लिए एनएमआर ट्यूबों को सूखी बर्फ के स्नान में जल्दी से स्थानांतरित करें।
    नोट:: गलत हीटिंग तापमान या समय दर स्थिरांक के अनुमान में गंभीर त्रुटि के लिए नेतृत्व कर सकते हैं।
  3. कमरे के तापमान पर चरण 3.2 से प्राप्त एनएमआर नमूनों को पिघलाएं और सुनिश्चित करें कि डीएमएसओ डीफ्रॉस्टेड है। नमूनों के 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रा रिकॉर्ड करें।
  4. चरण 3.1-3.3 को दोहराएं जब तक कि 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रा में कोई बदलाव न हो क्योंकि 1 थर्मोडायनामिक संतुलन तक पहुंच जाता है।
  5. विभिन्न तापमानों (134, 137, 140, और 143 °C) पर चरण 3.1-3.4 दोहराएँ।
  6. 131 डिग्री सेल्सियस पर हीटिंग के दौरान प्राप्त एनएमआर स्पेक्ट्रा की खुली एफआईडी फाइलें। चरण 1.4 में वर्णित के रूप में औसत आइसोमेरिक अनुपात की गणना करें। कुल नमूना सांद्रता ( 10 mM) और आइसोमेरिक अनुपात के आधार पर 1-E (मेटास्टेबल आइसोमर) की सांद्रता की गणना करें।
  7. हीटिंग समय के एक समारोह के रूप में 1-E (CE) की औसत एकाग्रता प्लॉट करें। Eq (3)15,22 (चित्रा 6) का उपयोग करके थर्मल छूट की दर स्थिरांक प्राप्त करने के लिए डेटा के लिए एक घातीय फिट करें।
    Equation 3 (3)
    जहां Equation 4 (M) = प्रारंभिक अवस्था में 1-E की सांद्रता; Equation 5 (M) = एक विशिष्ट तापमान पर थर्मोडायनामिक संतुलन पर 1-E की सांद्रता; k (s-1) = एक विशिष्ट तापमान पर थर्मल विश्राम की दर स्थिरांक; t (s) = हीटिंग समय।
  8. विभिन्न तापमानों पर प्राप्त डेटा का उपयोग करके चरण 3.6 से 3.7 तक दोहराएँ।
  9. प्लॉट ln(k) बनाम Equation 6 और कमरे के तापमान (चित्रा 7) पर दर स्थिरांक extrapolate करने के लिए Arrhenius समीकरण (Eq (4)) के अनुसार एक रैखिक फिट प्रदर्शन।
    Equation 7 (4)
    जहां ए = पूर्व-घातीय कारक; Ea (J·mol-1) = थर्मल विश्राम के लिए सक्रियण ऊर्जा; R = आदर्श गैस स्थिरांक (8.3145 J·mol-1 K-1); T (K) = पूर्ण तापमान।
  10. Eq (5) का उपयोग करके कमरे के तापमान पर 1-E के थर्मल आधे जीवन की गणना करें।
    Equation 8 (5)
    जहां π1/2 (s) = कमरे के तापमान पर 1-E का थर्मल आधा जीवन; k (s-1) = चरण 3.9 से प्राप्त कमरे के तापमान पर थर्मल विश्राम की दर स्थिरांक।
  11. यदि थर्मल छूट की दर स्थिरांक का अनुमान केवल एक ही तापमान पर लगाया जाता है, तो निम्नलिखित पुनर्व्यवस्थित Eyring समीकरण (Eq (6))18,23 का उपयोग करके कमरे के तापमान पर दर स्थिरांक की गणना करें।
    Equation 9 (6)
    Equation 10 (7)
    जहां Equation 11 (J·mol-1) = थर्मल विश्राम के लिए सक्रियण की गिब्स ऊर्जा; k1 (s-1) = उच्च तापमान पर अनुमानित थर्मल विश्राम की दर स्थिरांक; k2 (s-1) = कमरे के तापमान (298.15 K) पर थर्मल छूट की दर स्थिरांक; T1 (K) = वह निरपेक्ष तापमान जिस पर k1 प्राप्त होता है; (K) = कमरे का तापमान (298.15 K)।

4. Ferrioxalate actinometry

नोट: ferrioxalate actinometry के लिए सभी प्रक्रियाओं अंधेरे या >600 एनएम प्रकाश परिवेश प्रकाश के प्रभाव को रोकने के लिए किया जाना चाहिए।

  1. पोटेशियम फेरियोक्सालेट ट्राइहाइड्रेट के 29.48 मिलीग्राम (0.06 एमएमओएल) वाली 20 मिलीलीटर ग्लास शीशी में, 8 मिलीलीटर विआयनीकृत पानी जोड़ें। फेरिओक्सालेट समाधान में 0.5 M जलीय H2SO4 का 1 mL जोड़ें और 0.05 M जलीय H2SO4 समाधान में 0.006 M फेरियोक्सालेट तैयार करने के लिए विआयनीकृत पानी के साथ 10 mL तक पतला करें।
  2. एक और 20 मिलीलीटर ग्लास शीशी में 1,10-फेनान्थ्रोलाइन के 10 मिलीग्राम और निर्जल सोडियम एसीटेट के 1.356 ग्राम होते हैं, 0.5 एम जलीय एच2एसओ4 के 10 मिलीलीटर जोड़ें ताकि एक बफर 0.1% (डब्ल्यू / वी) फेनान्थ्रोलाइन समाधान बनाया जा सके।
  3. चरण 4.1 से 1.0 सेमी ऑप्टिकल पथ लंबाई के साथ एक क्वार्ट्ज क्यूवेट के लिए 0.006 M ferrioxalate समाधान के 2 mL स्थानांतरण। एक PTFE डाट के साथ cuvette सील और अंधेरे में नमूना रखें.
  4. एक खाली नमूने के रूप में 0.05 M जलीय H 2 SO4 के2mL युक्त एक और क्वार्ट्ज क्यूवेट तैयार करें। बेसलाइन सुधार के लिए रिक्त नमूने के UV-Vis absorbance को मापें।
  5. 0.006 M ferrioxalate समाधान के यूवी-विज़ absorbance को मापें। 340 और 436 nm और Eq (8) (चित्र 8) पर 0.006 M फेरियोक्सालेट समाधान के absorbances का उपयोग करके अवशोषित प्रकाश का अंश ज्ञात कीजिये।
    Equation 12 (8)
    जहां f = 0.006 M फेरिओक्सालेट समाधान द्वारा अवशोषित प्रकाश का अंश; Aπ = तरंग दैर्ध्य पर 0.006 M फेरिओक्सालेट विलयन का अवशोषण।
  6. 1.0 सेमी ऑप्टिकल पथ लंबाई के साथ दो क्वार्ट्ज क्यूवेट तैयार करें और 0.006 एम फेरिओक्सालेट समाधान के 2 मिलीलीटर जोड़ें।
  7. एक 436 एनएम बैंडपास फिल्टर से सुसज्जित क्सीनन आर्क लैंप के सामने चरण 4.6 1 सेमी से नमूनों में से एक रखें। दूसरे नमूने को अंधेरे में रखें। 90 s के लिए नमूने के लिए विकिरण शुरू करें। विकिरण के बाद, बफ़र्ड 0.1% phenanthroline समाधान के 0.35 mL जोड़ें और दोनों cuvettes के लिए एक चुंबकीय पट्टी के बाद अंधेरे में 1 घंटे के लिए सरगर्मी के बाद एक [Fe(phen)3]2+ जटिल बनाने के लिए।
    नोट: फेरियोक्सालेट को फोटोकैमिकल रूप से Fe2 + तक कम कर दिया जाता है, इसके बाद ट्राइस -1,10-फेनेंथ्रोलाइन आयरन (II) कॉम्प्लेक्स के लगभग मात्रात्मक गठन के बाद।
  8. आधार रेखा सुधार के लिए चरण 4.6 से गैर-विकिरणित नमूने के यूवी-विज़ अवशोषण स्पेक्ट्रम को मापें।
  9. चरण 4.7 से विकिरणित नमूने के यूवी-विज़ अवशोषण स्पेक्ट्रम को मापें।
  10. एक 340 एनएम बैंडपास फ़िल्टर (चित्रा 9) के साथ चरण 4.6-4.9 दोहराएँ।
    नोट: एक बार ferrioxalate नमूना प्रकाश के संपर्क में है, नमूना पुन: उपयोग नहीं किया जा सकता है।
  11. Eq (9) का उपयोग करके क्यूवेट पर आने वाले दाढ़ फोटॉन फ्लक्स की गणना करें।
    Equation 13 (9)
    जहां मैं (mol·s-1) = दाढ़ फोटॉन फ्लक्स क्यूवेट पर पहुंचता है; ΠA510 = गैर-विकिरणित और विकिरणित नमूनों के बीच 510 nm पर अवशोषण में अंतर; V = समाधान का कुल आयतन (2.35 mL); ε510 = [Fe(phen)3]2+ कॉम्प्लेक्स (11100 M-1 सेमी-1)24 का दाढ़ क्षीणन गुणांक; I = क्वार्ट्ज क्यूवेट (1.0 सेमी) की ऑप्टिकल पथ लंबाई; t = विकिरण समय (90 s); f = चरण 4.5 से प्राप्त प्रकाश का अवशोषित अंश; ΠFe3+ = Fe 3+ से Fe2+ के फोटोरिडक्शन की क्वांटम उपज (340 nm के लिए 1.22, 436 nm के लिए 1.11)25.

5. photoisomerization क्वांटम उपज का निर्धारण

  1. खाली नमूने के रूप में DMSO के 2 mL युक्त 1.0 सेमी ऑप्टिकल पथ लंबाई के साथ एक क्वार्ट्ज cuvette तैयार करें। बेसलाइन सुधार के लिए रिक्त नमूने के UV-Vis absorbance को मापें।
  2. चरण 2.4 (Z-समृद्ध) से प्राप्त DMSO में 1 के 10 μM समाधान के 2 mL युक्त 1.0 सेमी ऑप्टिकल पथ लंबाई के साथ एक क्वार्ट्ज क्यूवेट तैयार करें। एक PTFE डाट के साथ cuvettes सील.
  3. एक 436 एनएम बैंडपास फिल्टर के साथ सुसज्जित क्सीनन चाप लैंप के सामने चरण 5.2 1 सेमी से नमूना रखें। नमूने के लिए 436 एनएम पर विकिरण शुरू करें और विभिन्न अंतरालों के साथ यूवी-विज़ अवशोषण स्पेक्ट्रम को मापें जब तक कि स्पेक्ट्रा में कोई बदलाव न हो क्योंकि 1 पीएसएस (चित्रा 10) तक पहुंचता है।
    नोट: विकिरण सेटअप बिल्कुल वही होना चाहिए जो दाढ़ फोटॉन फ्लक्स माप के लिए उपयोग किया जाता है। विकिरण अंतराल को फोटोआइसोमेराइजेशन की दर के आधार पर समायोजित किया जाना चाहिए। आम तौर पर, पीएसएस तक पहुंचने से पहले 15-20 डेटा बिंदु उपयुक्त होते हैं।
  4. चरण 2.3 (ई-समृद्ध) से प्राप्त DMSO में 1 के 10 μM समाधान के 2 mL वाले 1.0 सेमी ऑप्टिकल पथ लंबाई के साथ एक क्वार्ट्ज क्यूवेट तैयार करें। एक PTFE डाट के साथ cuvettes सील.
  5. 340 एनएम बैंडपास फ़िल्टर के साथ 436 एनएम बैंडपास फ़िल्टर को बदलें और चरण 5.4 से प्राप्त नमूने के लिए चरण 5.3 दोहराएँ।
  6. चरण 5.3 और Eq (10)26 से देखे गए absorbances का उपयोग करके फोटोकाइनेटिक कारक F(t) की गणना करें।
    Equation 14 (10)
    जहां एकirr, t = विकिरण तरंग दैर्ध्य पर अवशोषण समय t पर।
  7. चरण 5.6 और Eq (11)27 से प्राप्त फोटोकाइनेटिक कारक मानों का उपयोग करके छद्म क्वांटम उपज Q की गणना करें।
    Equation 15 (11)
    जहां Q (M-1 सेमी-1) = छद्म क्वांटम उपज के रूप में परिभाषित किया गया है; Equation 16; V(L) = नमूने का आयतन; I (mol·s-1) = दाढ़ फोटॉन फ्लक्स जो क्यूवेट पर पहुंचता है; l (सेमी) = ऑप्टिकल पथ की लंबाई; टी1, टी2 (एस) = विकिरण के दो लगातार समय बिंदु; F(t1), F(t2) = क्रमशः t 1 और t2 के समय पर फोटोकाइनेटिक कारक; एकobs, t1, Aobs, t2, Aobs, ∞ = समय पर विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर absorbances, t1, और PSS पर t2, क्रमशः।
    नोट: सटीकता के लिए 1-Z केअधिकतम पर absorbances का उपयोग करना अनुशंसित है।
  8. पहले दस डेटा बिंदुओं का उपयोग करके छद्म क्वांटम उपज के औसत मान की गणना करें।
  9. Eq (12) और Eq (13) का उपयोग करके Z-to-E और E-to-Z photoisomerizations के लिए यूनिडायरेक्शनल क्वांटम पैदावार की गणना करें।
    Equation 17 (12)
    Equation 18 (13)
    जहां Z→E, ΠE→Z = क्रमशः Z-to-E और E-to-Z फोटोआइसोमेराइजेशन प्रक्रियाओं के लिए यूनिडायरेक्शनल क्वांटम पैदावार; Equation 19, Equation 20 (M-1 सेमी-1) = विकिरण तरंग दैर्ध्य पर 1-Z और 1-E के दाढ़ क्षीणन गुणांक; Equation 21, Equation 22 (M) = पीएसएस पर क्रमशः 1-Z और 1-E की सांद्रता; Ctot (M) = 1 की कुल सांद्रता।
  10. 340 एनएम पर विकिरण के तहत यूनिडायरेक्शनल फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम पैदावार की गणना के लिए चरण 5.5 से प्राप्त डेटा का उपयोग करके चरण 5.6-5.9 को दोहराएं।

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Representative Results

436 एनएम प्रकाश के साथ एक एनएमआर ट्यूब में 1 के विकिरण पर (Z: E = 54: 46 प्रारंभिक अवस्था में), हाइड्राज़ोन C = N बांड (चित्रा 1) के प्रमुख Z-to-E आइसोमेराइजेशन के कारण 1-E का अनुपात बढ़ जाता है। आइसोमेरिक अनुपात को 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रम (चित्रा 2) में अलग-अलग आइसोमर्स की सापेक्ष संकेत तीव्रता से आसानी से प्राप्त किया जा सकता है। 436 एनएम पर विकिरण के 5 दिनों के बाद, नमूना 1-ई के 92% वाले पीएसएस तक पहुंचता है। उच्च नमूना एकाग्रता (10 mM) और प्रकाश स्रोत की कमजोर तीव्रता के कारण पीएसएस तक पहुंचने के लिए लंबे समय तक विकिरण की आवश्यकता होती है। 340 एनएम पर बाद के विकिरण ई-टू-जेड आइसोमेराइजेशन को प्रेरित करता है, जो 3 दिनों के विकिरण के बाद 1-जेड के 82% वाले पीएसएस तक पहुंचता है।

कम नमूना एकाग्रता (10 μM) के कारण यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रयोग (क्रमशः 436 और 340 एनएम पर विकिरण के लिए 10 ज और 4 घंटे) में पीएसएस तक पहुंचने के लिए एक कम विकिरण समय की आवश्यकता होती है। चूंकि क्रोमैटोग्राफी द्वारा शुद्ध आइसोमर्स को अलग करना या उन्हें फोटोआइसोमेराइजेशन द्वारा प्राप्त करना मुश्किल है, पीएसएस में 1 के यूवी-विस अवशोषण स्पेक्ट्रा का उपयोग शुद्ध 1-जेड और 1-ई (चित्रा 4) के अवशोषण स्पेक्ट्रा को कम करने के लिए किया जाता है। अवशोषण अधिकतम की तरंग दैर्ध्य (πअधिकतम, 1-Z के लिए 398 nm और 1-E के लिए 375 nm) और दाढ़ क्षीणन गुणांक (ε) deduced स्पेक्ट्रा से प्राप्त किया जा सकता है। शुद्ध आइसोमर्स के यूवी-विस स्पेक्ट्रा से पता चलता है कि अपूर्ण फोटोआइसोमेराइजेशन को रिवर्स फोटोकैमिकल प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, यानी, विकिरण तरंग दैर्ध्य पर अवशोषण बैंड ओवरलैप होता है।

फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम उपज को निर्धारित करने के लिए, थर्मल छूट की दर और प्रभावी दाढ़ फोटॉन फ्लक्स की पहले जांच की जाती है। क्योंकि मेटास्टेबल आइसोमर 1-ई कमरे के तापमान पर अत्यधिक स्थिर है, थर्मल रूप से संचालित ई-टू-जेड आइसोमेराइजेशन को 1 एचएनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके ऊंचे तापमान (131 से 143 डिग्री सेल्सियस तक) पर निगरानी की जाती है, और विश्राम के पहले क्रम की दर स्थिरांक का अनुमान लगाया जाता है (चित्रा 6)। विभिन्न तापमानों पर प्राप्त दर स्थिरांक को तब पारस्परिक तापमान बनाम प्लॉट किया जाता है और रैखिक रूप से अर्हेनियस समीकरण (Eq (4)) (चित्रा 7) का उपयोग करके फिट किया जाता है। थर्मल छूट की दर ((2.2 ± 0.5) × 10-10 एस -1) और कमरे के तापमान पर 1-ई (101 ± 24 साल) के आधे जीवन को तब एक्सट्रपलेटेड किया जा सकता है। इस प्रकार, कमरे के तापमान पर फोटोआइसोमेराइजेशन प्रक्रिया में थर्मल विश्राम के प्रभाव को अनदेखा करना सुरक्षित है। यदि केवल एक दर स्थिरांक उपलब्ध है, तो आधे जीवन का अनुमान लगाने के लिए चरण 3.11 में दिखाए गए पुनर्व्यवस्थित Eyring समीकरण (Eq (6)) का भी उपयोग किया जा सकता है।

विकिरण सेटअप में प्रभावी दाढ़ फोटॉन फ्लक्स के निर्धारण के लिए, फेरिओक्सालेट समाधान (एफ) द्वारा अवशोषित प्रकाश के अंश को ठीक से मापा जाना चाहिए (चित्रा 8)। यद्यपि इस प्रोटोकॉल में 0.006 M फेरियोक्सालेट समाधान का उपयोग किया जाता है, एक 0.15 M समाधान की सिफारिश की जाती है यदि कम अवशोषण25 के कारण विकिरण के लिए >440 एनएम प्रकाश का उपयोग किया जाता है। एक बार जब एफ को मापा जाता है, तो फेरिओक्सालेट समाधान को फोटोरिडक्शन प्रयोग के अधीन किया जाता है। विकिरण पर, फेरियोक्सालेट को एक लौह आयन (Fe2+) में कम कर दिया जाता है जिसे बाद में तीन phenanthroline लिगेंड द्वारा समन्वित किया जाता है ताकि [Fe(phen)3]2+ कॉम्प्लेक्स बनाया जा सके। फोटोरिडक्शन की डिग्री तब [Fe(phen)3]2+ कॉम्प्लेक्स (चित्रा 9) के अवशोषण को मापकर प्राप्त की जा सकती है। प्रभावी दाढ़ फोटॉन फ्लक्स की गणना ज्ञात दाढ़ क्षीणन गुणांक [Fe(phen)3]2+ के विकिरण तरंग दैर्ध्य पर फोटोरिडक्शन की जटिल और क्वांटम उपज से की जा सकती है। इस प्रयोग में उपयोग किए जाने वाले प्रकाश स्रोत की विकिरण शक्ति विकिरणित नमूने के कमजोर पड़ने के बिना दाढ़ फोटॉन फ्लक्स की गणना करने के लिए पर्याप्त है। यदि विकिरणित नमूने का अवशोषण 1 से अधिक है, तो विकिरण के बाद फेरिओक्सालेट नमूने को पतला किया जाना चाहिए।

एक बार शुद्ध आइसोमर्स के प्रभावी दाढ़ फोटॉन फ्लक्स और दाढ़ क्षीणन गुणांक प्राप्त होने के बाद, अब फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम उपज को निर्धारित करना संभव है। 1 का फोटोआइसोमेराइजेशन एक्टिनोमेट्री प्रयोग के रूप में एक ही विकिरण सेटअप का उपयोग करके किया जाता है और यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा निगरानी की जाती है। चूंकि प्रकाश रासायनिक आइसोमेराइजेशन विकिरण तरंग दैर्ध्य पर प्रतिवर्ती है, आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं के लिए व्यक्तिगत क्वांटम पैदावार समग्र प्रतिक्रिया दर में उलझी हुई है और सीधे निर्धारित नहीं की जा सकती है। इस प्रकार पहले विकिरण तरंग दैर्ध्य पर छद्म क्वांटम उपज (क्यू) की गणना करना आवश्यक है जिसमें से व्यक्तिगत क्वांटम पैदावार बाद में निकाली जाती है। छद्म क्वांटम उपज को Eq (14) द्वारा परिभाषित किया गया है, जो एक रैखिक स्वतंत्र Eq (15) (पूरक जानकारी) के साथ दो रैखिक निर्भर चरणों की अभिव्यक्ति की अनुमति देता है।

Equation 23 (14)

Equation 24 (15)

Eq (15) का उपयोग करके, छद्म क्वांटम उपज को मनाया कुल absorbance और विकिरण समय से प्राप्त किया जा सकता है जिस पर इसे मापा जाता है (पूरक जानकारी में Eq. (15)। एफ (टी), तथाकथित फोटोकाइनेटिक कारक, एक समय-निर्भर चर है जिसे सीधे एकीकृत नहीं किया जा सकता है जब 1-जेड और 1-ई दोनों विकिरण तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करते हैं। जब समय t1 और t 2 के बीच विकिरण अंतराल छोटा होता है, तो समय t1 से t 2 तक F(t) का एकीकरण (t2 - t1) {F(t1) + F(t2)}/2 को पूरक जानकारी में Eq (11) (चरण 5.7 और Eq. (27) देने के लिए अनुमानित होता है ). परिकलित छद्म क्वांटम उपज के औसत मान 43.0 ± 4.6 M-1 सेमी-1436 nm पर और 405.6 ± 20.3 M-1 सेमी-1पर 340 nm (तालिका 1) हैं।

Equation 26 (11)

Z→E और ΠE→Z के बीच संख्यात्मक संबंध PSS (Eq. (23) में पूरक जानकारी में आइसोमेरिक अनुपात के आधार पर प्राप्त किया जाता है और अंत में, व्यक्तिगत क्वांटम पैदावार Eq (12) और Eq (13) (चरण 5.9) का उपयोग करके निर्धारित की जा सकती है।

Equation 27 (12)

Equation 25 (13)

अनुमानित यूनिडायरेक्शनल फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम पैदावार हैं: ΠZ→E = 1.3 ± 0.1%, πE→Z = 0.6 ± 0.1% 436 nm विकिरण के तहत और ΠZ→E = 2.0 ± 0.1%, ΠE→Z = 4.6 ± 0.2% 340 एनएम विकिरण के तहत।

Figure 1
चित्रा 1: हाइड्राज़ोन स्विच 1 का ई / जेड आइसोमराइजेशन प्रकाश और गर्मी से प्रेरित है। दो आइसोमर्स 1-जेड और 1-ई अलग-अलग तरंग दैर्ध्य पर फोटोइरेडिएशन द्वारा इंटरकंवर्ट करते हैं। मेटास्टेबल 1-ई थर्मल रूप से 1-जेड तक आराम कर सकता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्रा 2: 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रा 1 (ए) से पहले और बाद में विकिरण के बाद (बी) 436 एनएम या (सी) 340 एनएम 298.15 के पर डीएमएसओ-डी 6 में पीएसएस तक पहुंचने के लिए। 436 और 340 एनएम पर पीएसएस रचनाओं में क्रमशः 1-जेड के 8 और 82% शामिल हैं। संक्षिप्त नाम: PSSs = photostationary राज्यों. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्रा 3: फोटोआइसोमेराइजेशन और फेरियोक्सालेट एक्टिनोमेट्री के लिए एक प्रयोगात्मक सेटअप। एक cuvette में नमूना समाधान एक बैंडपास फिल्टर के साथ सुसज्जित Xe चाप दीपक के सामने 1 सेमी रखा गया है। संक्षिप्त नाम: d = दूरी। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: यूवी-विस अवशोषण स्पेक्ट्रा 1 (1 × 10-5 एम डीएमएसओ में)। नीली और लाल ठोस रेखाएं क्रमशः 436 और 340 एनएम विकिरण के तहत पीएसएस में 1 के अवशोषण स्पेक्ट्रा को इंगित करती हैं। नीली और लाल धराशायी रेखाएं क्रमशः शुद्ध 1-ई और 1-जेड के अनुमानित अवशोषण स्पेक्ट्रा को इंगित करती हैं। संक्षिप्त नाम: PSSs = photostationary राज्यों. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्रा 5: थर्मल विश्राम प्रक्रिया की निगरानी के लिए एक प्रयोगात्मक सेटअप। एक हीटिंग बाथ सर्कुलेटर का उपयोग नमूने के हीटिंग के दौरान तापमान स्थिर बनाए रखने के लिए किया जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 6
चित्रा 6: विभिन्न तापमानों पर DMSO-d 6 में 1-E बनाम हीटिंग समय की एकाग्रता का प्लॉट। विभिन्न तापमानों पर थर्मल छूट की दर स्थिरांक भूखंडों से प्राप्त किए जाते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 7
चित्रा 7: DMSO-d 6 में 1 के थर्मल ई-टू-जेड आइसोमेराइजेशन के Arrhenius प्लॉट। रैखिक फिट के एक्सट्रपोलेशन से पता चलता है कि कमरे के तापमान पर 1-ई का थर्मल आधा जीवन 24 साल ± 101 है। संक्षेप: k = थर्मल छूट की दर स्थिरांक; T = तापमान। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 8
चित्र 8: अवशोषित प्रकाश का अंश 0.006 M फेरिओक्सालेट द्वारा 0.05 M जलीय H2SO4 विलयन में। फोटोइरेडिएशन तरंग दैर्ध्य पर अवशोषित प्रकाश के मापा अंशों का उपयोग फेरिओक्सालेट एक्टिनोमेट्री में किया जाता है। संक्षिप्त नाम: f = अवशोषित प्रकाश का अंश। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 9
चित्रा 9: विकिरणित (नीली रेखा: 436 एनएम पर विकिरणित, लाल रेखा: 340 एनएम पर विकिरणित) और गैर-विकिरणित फेरिओक्सालेट नमूनों के बीच अवशोषण अंतर। दाढ़ फोटॉन फ्लक्स की गणना करने के लिए 510 nm (ΠA510) पर अवशोषण अंतर और [Fe(phen)3]2+ complex (ε510 = 11100 M-1 cm-1) के दाढ़ क्षीणन गुणांक के ज्ञात मान का उपयोग किया जाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 10
चित्रा 10: विकिरण पर यूवी-विज़ स्पेक्ट्रा की निगरानी की। (ए) 436 एनएम और (बी) 340 एनएम विकिरण के साथ विकिरण। (सी) 436 एनएम और (डी) 340 एनएम बनाम समय पर विकिरण के दौरान 398 एनएम (शुद्ध 1-जेड के अधिकतम) पर अवशोषण के भूखंड। छद्म क्वांटम उपज के औसत मान सी और डी में पहले दस डेटा बिंदुओं का उपयोग करके प्राप्त किए जाते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

तालिका 1: अनुमानित छद्म क्वांटम पैदावार और विकिरण तरंग दैर्ध्य के तहत यूनिडायरेक्शनल फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम पैदावार। इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें.

पूरक जानकारी: एक उपयोगकर्ता गाइड एक bistable स्विच और यौगिक 1 के लक्षण वर्णन के photoisomerization क्वांटम उपज का निर्धारण करने के लिए एक उपयुक्त प्रक्रिया का चयन करने के लिए। कृपया इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें।

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Discussion

फोटोस्विच के वर्णक्रमीय और स्विचिंग गुणों को ट्यून करने के लिए विभिन्न रणनीतियों को विकसित किया गया है, और फोटोस्विच का रजिस्टर तेजी से विस्तार कर रहा है28। इस प्रकार उनके फोटोफिजिकल गुणों को सही ढंग से निर्धारित करना महत्वपूर्ण है, और हम उम्मीद करते हैं कि इस लेख में संक्षेप ति तरीके प्रयोगकर्ताओं के लिए एक सहायक मार्गदर्शिका होगी। बशर्ते कि थर्मल विश्राम दर कमरे के तापमान पर बहुत धीमी है, विभिन्न विकिरण तरंग दैर्ध्य पर पीएसएस रचनाओं का माप, शुद्ध आइसोमर्स के दाढ़ क्षीणन गुणांक, प्रभावी दाढ़ फोटॉन फ्लक्स, रेत छद्म क्वांटम उपज यूनिडायरेक्शनल फोटोआइसोमेराइजेशन क्वांटम पैदावार के अनुमान की अनुमति देता है। इस काम में प्रस्तुत प्रयोगात्मक परिणामों से पता चला है कि 1 के फोटोफिजिकल गुण असंबद्धित माता-पिता अणु15 से काफी अलग नहीं हैं। इस परिणाम से पता चलता है कि एमाइड लिंकेज उनके संरचनात्मक मॉडुलन के लिए ब्याज के अन्य अणुओं के लिए एक उपयोगी टेदर हो सकता है।

क्वांटम उपज के निर्धारण के लिए, फोटोकाइनेटिक कारक के लिए एक उचित एकीकरण विधि का उपयोग करना आवश्यक है (पूरक जानकारी देखें)। एकीकरण विधि चुनने के लिए महत्वपूर्ण कारक हैं: (1) क्या दोनों आइसोमर्स विकिरण तरंग दैर्ध्य (फोटोरिवर्सेबिलिटी) 26 पर प्रकाश को अवशोषित करते हैं, (2) क्या फोटोइरेडिएशन एक शुद्ध आइसोमर29,30 के साथ शुरू हुआ था, और (3) क्या विकिरण तरंग दैर्ध्य पर अवशोषण 0.1 से बहुत छोटा है या 227 से बड़ा है। इस काम में, 1 का फोटोकैमिकल आइसोमेराइजेशन विकिरण तरंग दैर्ध्य पर प्रतिवर्ती है, और इसके फोटोस्विचिंग प्रयोग आइसोमेरिक मिश्रण के साथ शुरू होते हैं। विकिरण तरंग दैर्ध्य पर अवशोषण फोटोकाइनेटिक कारक का एक सन्निकटन बनाने के लिए पर्याप्त रूप से छोटा नहीं है (436 एनएम पर 0.02366 और 340 एनएम पर 0.06638)। इस मामले में, एक छोटे विकिरण अंतराल के लिए फोटोकाइनेटिक कारक का एकीकरण रैखिक इंटरपोलेशन (पूरक सूचना में मामला 2) द्वारा अनुमानित है। उन लोगों के लिए जो bistable photoswitches के photoisomerization क्वांटम उपज निर्धारित करने की कोशिश कर रहे हैं, विभिन्न परिस्थितियों में प्रासंगिक समीकरणों की व्युत्पत्ति पूरक जानकारी में प्रस्तुत की गई है।

ध्यान देने योग्य बात यह है कि इस लेख में वर्णित विधियों का उपयोग गैर-समान फोटोकैमिकल प्रक्रियाओं (उदाहरण के लिए, लंबे समय तक रहने वाले मध्यवर्ती या एकाधिक फोटोप्रोडक्ट्स का गठन) या तेजी से थर्मल विश्राम प्रक्रियाओंके साथ फोटोस्विच के लिए नहीं किया जा सकता है। 1 का फोटोकैमिकल आइसोमेराइजेशन एक समान प्रक्रिया है और इसकी द्विस्थिरता के कारण थर्मल छूट को ध्यान में रखने की आवश्यकता नहीं है। पीएसएस संरचना और तेजी से थर्मल छूट के साथ फोटोस्विच की थर्मल प्रक्रिया की दर को ठीक से निर्धारित करने के लिए, स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण के दौरान इन सीटू विकिरण के लिए एक विशेष प्रयोगात्मक सेटअप की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, लंबवत विकिरण के लिए एक अतिरिक्त प्रकाश स्रोत से सुसज्जित एक यूवी-विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमीटर, ऑप्टिकल फाइबर जिसे एनएमआर नमूने में डाला जा सकता है) 32 . एक समान ऊर्जा उत्तेजना के लिए एक बैंडपास फिल्टर या लेजर का उपयोग करके एक संकीर्ण बैंडविड्थ के साथ एक प्रकाश स्रोत का उपयोग करना भी महत्वपूर्ण है।

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Disclosures

लेखकों ने हितों के टकराव की घोषणा नहीं की है।

Acknowledgments

इस काम को 2019 में चुंग-आंग विश्वविद्यालय अनुसंधान अनुदान और कोरिया के राष्ट्रीय अनुसंधान फाउंडेशन (NRF-2020R1C1C1011134) द्वारा समर्थित किया गया था।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1,10-phenanthroline Sigma-Aldrich 131377-2.5G
340 nm bandpass filter, 25 mm diameter, 10 nm FWHM Edmund Optics #65-129
436 nm bandpass filter, 25 mm diameter, 10 nm FWHM Edmund Optics #65-138
Anhydrous sodium acetate Alfa aesar A13184.30
Dimethyl sulfoxide Samchun D1138 HPLC grade
Dimethyl sulfoxide-d6 Sigma-Aldrich 151874-25g
Gemini 2000; 300 MHz NMR spectrometer Varian
H2SO4 Duksan 235
Heating bath JeioTech CW-05G
MestReNova 14.1.1 Mestrelab Research S.L., https://mestrelab.com/
Natural quartz NMR tube Norell S-5-200-QTZ-7
Potassium ferrioxalate trihydrate Alfa aesar 31124.06
Quartz absorption cell Hellma HE.110.QS10
UV-VIS spectrophotometer Scinco S-3100
Xenon arc lamp Thorlabs SLS205 Fiber adapter was removed

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References

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Jeong, M., Park, J., Lee, K., Kwon, S. Determination of the Photoisomerization Quantum Yield of a Hydrazone Photoswitch. J. Vis. Exp. (180), e63398, doi:10.3791/63398 (2022).

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