دليل تقني لإجراء القياسات الطيفية على الأطر المعدنية العضوية

في كثير من الأحيان ، يكون قياس كيفية تفاعل الضوء مع الأطر العضوية المعدنية ، أو الأطر العضوية العضوية ، أمرا صعبا بسبب طبيعتها شديدة التشتت. هذا البروتوكول هو دليل بسيط وفعال لإعداد عينات قابلة للقياس لتقنيات التحليل الطيفي الثاقبة للغاية. يعتمد الإجراء بشكل فضفاض على الأنظمة السابقة باستخدام أشباه الموصلات الغروية المستقرة بالبوليمرات.

لذلك ، يمكن تطبيقه على الأنظمة المختلفة التي تتطلب تعليق المواد. أكبر مشكلة في الإجراء هي أنه يحتاج إلى ضبطه على نوع MOF. أفضل نهج هو الفحص المنهجي لمتغيرات هذا الإجراء ل MOF.

ابدأ بإعداد معلق ل PCN 222 ذو القاعدة الحرة المحتوي على البولي إيثيلين جلايكول المنتهي بأمينو مكرر ، أو PEG أمين ، في مذيب مناسب. باستخدام صوتي طرف ، صوتنة التعليق لمدة دقيقتين إلى خمس دقائق بسعة 20 إلى 30٪ مع ثانيتين على وثانيتين من الفواصل الزمنية. ضمان التشتت السليم وتجانس التعليق بعد صوتنة.

ارسم التعليق في حقنة بلاستيكية جديدة سعة 10 ملليلتر. قم بإزالة إبرة المحقنة واستبدلها بمرشح حقنة شبكي متعدد تترافلورو إيثيلين 200 نانومتر ، أو PTFE. مرر الإطار العضوي المعدني ، أو MOF ، المعلق من خلال مرشح المحقنة إلى قنينة نظيفة جديدة.

لتقليل حجم بقعة الحزمة ، وضرب كوفيت 2 ملليمتر ، قم بإعداد تلسكوب جاليلي مع عدسة مقعرة أولا ، أو CCL واحد ، تليها عدسة محدبة ، أو CVL واحد ، ضرب الليزر. تأكد من أن المسافة بين العدستين هي تقريبا الفرق بين المسافتين البؤريتين للعدسات. افتح كل من مصاريع الليزر والمسبار واستبدل باب تركيب العينة الأول ، SM one ، بباب تركيب العينة الثاني ، SM اثنان.

وضع بطاقة ملاحظة في حامل التثبيت SM Two بحيث يكون اتجاهها مواجها تماما لشعاع المسبار. بعد ذلك ، قم بإعداد سلسلة من ثلاث مرايا صغيرة تسمى MM واحد ، اثنان ، ثلاثة. قم بتوجيه شعاع الليزر الوارد عن طريق ضبط مقابض الدوران تقريبا على الحامل الحركي P Three على مركز MM one.

لتقليل تمدد شعاع الليزر من مرآة إلى مرآة ، ضع MM Two أمام MM one لتقليل زاوية الانعكاس بين المرآتين. عندما تصطدم الحزمة بمركز MM one تقريبا ، قم بتدوير MM one بحيث يصطدم شعاع الليزر المنعكس ب MM اثنين في المركز. وبالمثل ، عندما تصطدم الحزمة بمركز MM اثنين ، قم بتدويرها بحيث يصطدم شعاع الليزر المنعكس ب MM ثلاثة في المركز.

عندما يصطدم الشعاع بمركز MM ثلاثة تقريبا ، قم بتدوير MM ثلاثة لجعل شعاع الليزر المنعكس يضرب بطاقة ملاحظة المحاذاة في نفس مكان شعاع المسبار. باستخدام المقابض الرأسية والأفقية على المرايا ، قم بضبط مواضع شعاع الليزر على كل مرآة وبطاقة الملاحظات ، مما يضمن أن الشعاع يحتوي على القليل من القطع أو لا يحتوي على أي قطع طوال مساره. كرر محاذاة الحزمة كما هو موضح من قبل ، باستخدام كوفيت 2 ملليمتر مع مفصل داخلي 14 × 20 ، أو SC اثنان ، وحاجز مطاطي 14 × 20.

أدخل العينة في حامل عينة تثبيت ، أو SM Two ، في مواجهة مسار شعاع المسبار تماما. بعد ذلك ، قم بضبط مواضع شعاع الليزر على كل مرآة و SM اثنين ، مع المقابض الرأسية والأفقية على المرايا. باستخدام محرك منخفض المستوى ، حرك العينة بشكل معتدل وقم بإجراء قياسات امتصاص عابرة ، أو TA.

لمحاذاة المضخة وعوارض المسبار لامتصاص عابر فائق السرعة ، أو قياسات TA فائقة السرعة ، أولا ، قم بإعداد محلول chromophore دون تطهير. قم بتشغيل مصدر مضخة الليزر فائقة السرعة ومقياس الطيف. افتح برنامج مكبر الصوت البارامتري البصري واضبطه على الطول الموجي المطلوب للإثارة.

افتح برنامج مطياف TA فائق السرعة واختر نافذة مسبار. ضع الكوفيت القياسي في حامل العينة بما يتماشى مع شعاع المسبار. اضبط طاقة مصدر المضخة بكثافة محايدة أو عجلة مرشح ND لرؤية شعاع المضخة إذا لزم الأمر.

ضع بطاقة ملاحظة بيضاء على جانب كوفيت المواجه للمضخة وشعاع المسبار. اضبط بقعة المضخة على بطاقة الملاحظات باستخدام مقابض الدوران الموجودة على الحامل الحركي ، بحيث تكون عموديا على نفس ارتفاع شعاع المسبار وأفقيا ، تكون في حدود ملليمتر واحد أو ملليمترين بجوار شعاع المسبار. بدون بطاقة الملاحظات ، قم بضبط مواضع شعاع المضخة للحصول على أعلى إشارة طيفية TA.

مع محاذاة المضخة وعوارض المسبار ، استبدل حامل خلية العينة بعجلة ذات ثقب مثبتة بها 2000 ألف إلى 25 ميكرون ثقوب في النقطة المحورية لشعاع الليزر. تأكد من أن العجلة ذات الثقب قريبة ، إن لم يكن بالضبط ، عمودية على مسار شعاع الليزر. قم بإعداد العجلة ذات الثقب بحيث يمر شعاع الليزر عبر الثقب 2000 ميكرون.

بعد ذلك ، قم بإعداد كاشف متصل بمقياس طاقة وثيق على الجانب الآخر من العجلة ذات الثقب بحيث يضرب شعاع الليزر بالكامل الكاشف. قم بتدوير العجلة إلى أحجام أصغر ، وقياس الطاقة في كل حجم لتحديد حجم بقعة الشعاع. لإجراء فحص استجابة الطاقة الخطية ، بمجرد محاذاة المضخة وعوارض المسبار وتحريك عينة MOF في حامل العينة ، قم بقياس وتسجيل متوسط طاقة المضخة باستخدام مقياس طاقة متصل بكاشف في مسار شعاع المضخة.

قم بإزالة الكاشف من مسار الحزمة. في وضع TA للعرض المباشر ، سجل إشارة دلتا OD لعينة MOF في نقاط مختلفة في طيف TA مباشرة بعد استجابة الزقزقة من حوالي اثنين إلى ثلاثة بيكو ثانية. ارسم نقاط البيانات المسجلة ك delta OD مقابل قوة الحادث في برنامج تحليل البيانات.

إذا كانت هناك استجابة خطية للطاقة ، فإن المخطط الناتج يشكل خطا مستقيما ، مع تقاطع Y عند الصفر. إذا كانت هناك استجابة طاقة غير خطية ، كما هو متوقع ، فعادة ما يتم ملاحظة انحرافات كبيرة عن المنحنى الخطي. عند مقارنة طيف الامتصاص الإلكتروني ل PCN 222 ذو القاعدة الحرة ب PEG الأميني ، أظهر طيف PCN 222 بدون PEG وتصفية أمينة انتقالا إلكترونيا أوسع وتشتتا كبيرا لخط الأساس.

بدون استخدام الوتد الأميني ، فإن أطياف الإثارة والانبعاث ل PCN 222 والرابط ، H2TCPP في DMF ، تتماشى بشكل جيد. وتعزى الاختلافات في عمر الانبعاثات إلى تبريد نقل الطاقة لروابط H2TCPP البروتينية والبروتينية. أظهرت أطياف TA ل PCN 222 ذات القاعدة الحرة بدون PEG أميني مباشرة بعد إثارة نطاق الفرز عند 415 نانومتر تشتتا كبيرا ، مما تسبب في أن يصبح طيف TA سالبا بشكل متزايد مع انخفاض الطول الموجي.

هذا يتناقض بشكل صارخ مع طيف H2TCPP في الحل. كانت حركية H2TCPP و PCN 222 freebase بدون PEG أمينة مختلفة بشكل صارخ. ومع ذلك ، فإن طيف PCN 222 ذو القاعدة الحرة مع PEG الأميني وعمره يتماشى بشكل أفضل مع طيف H2TCPP TA.

يشبه طيف TA فائق السرعة ل PCN 222 ذو القاعدة الحرة مع PEG الأميني طيف الرابط في المحلول ، حيث يظهر مبيض الحالة الأرضية عند حوالي 420 نانومتر وامتصاص الحالة المثارة على جانبي المبيض. أشارت جميع هذه الملاحظات إلى أن الإشارة المرصودة كانت من وزارة المالية وليس بسبب التشتت. من الأهمية بمكان قياس الأطياف والحركية لرابط MOF المذاب لفهم ما يمكن توقعه عند فحص أطياف وحركية MOF نفسها.

تسمح هذه التقنية للباحثين بالتركيز حقا على فهم سلوك العينة عند تعرضها للضوء ، بدلا من اكتشاف طرق لإعداد عينة مناسبة للقياسات.