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Photoisomérisation et caractérisation cinétique des photointerrupteurs moléculaires utilisant un système expérimental semi-automatisé

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DOI :

10.3791/69979

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4 août 2026

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1Department of Chemical Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya, EEBE, 2Justus-Liebig-Universität Giessen, Institut Organische Chemie, 3ICREA, Passeig Lluís Companys, 4Department of Chemistry and Chemical Engineering, Chalmers University of Technology, 5Institute of Materials Science of Barcelona, ICMAB-CSIC

Dans cet article

Résumé

Ce protocole décrit une plateforme de recherche photochimique automatisée basée sur le flux qui permet un haut débit, une grande reproductibilité et une faible consommation d’échantillons. Le système intègre une irradiation LED programmable, une spectroscopie UV-Vis en ligne et un cadre d’analyse basé sur Python avec une interface graphique pour mesurer les rendements quantiques, les profils d’absorption et la cinétique de photoisomérisation des photoswitches moléculaires.

Résumé

Les photoswitches moléculaires sont largement présents dans la nature, où ils jouent un rôle clé dans la vision, et sont de plus en plus utilisés dans les technologies émergentes. Leur développement, cependant, est souvent limité par la caractérisation laborieuse des propriétés photochimiques. Ce travail présente une plateforme automatisée basée sur le flux pour la caractérisation photochimique efficace et reproductible des photoswitches moléculaires. Pour mesurer avec précision les rendements quantiques de photoisomérisation, les profils d’absorption et la cinétique de rétroconversion thermique, l’installation combine la spectroscopie UV-Vis en ligne avec un réseau LED programmable. La manipulation automatisée des fluides, le contrôle de la température et la calibration en temps réel du flux lumineux améliorent la reproductibilité, réduisent la consommation d’échantillons et minimisent les interventions manuelles par rapport aux méthodes traditionnelles. De grands ensembles de données sont traités par un cadre analytique basé sur Python qui permet l’extraction de paramètres cinétiques et thermodynamiques de diverses classes de photoswitch. La plateforme est validée par des tests de systèmes photoswitch connus, incluant l’azobenzène, ainsi que des dérivés du bicyclooctadiène et du norbornadiène, montrant une bonne concordance avec les valeurs de la littérature. En combinant irradiation contrôlée, études de relaxation thermique et traitement automatisé des données, cette méthodologie offre un cadre évolutif pour accélérer la découverte et la caractérisation des photointerrupteurs moléculaires fonctionnels.

Introduction

Les photoswitches moléculaires sont largement présents dans la nature, où ils sont essentiels aux systèmes visuels de nombreuxorganismes 1, et ils ont également trouvé des applications dans un large éventail de technologies établies et émergentes, notamment les lunettes photo-réactives2, les fenêtrescommutables 3, les dispositifsde détection 4, les matériaux de stockaged’énergie 5, les thérapies à contrôlelumineux 6, les polymèresintelligents 7, les systèmes solaires thermiquesmoléculaires 8, stockage optiquede données 9, et machinesmoléculaires 10. Malgré leur potentiel considérable, le développement de nouveaux systèmes photoswitch est souvent limité par la nécessité et la chronophage de caractérisation précise de leur comportementphotochimique 11. Puisque ces systèmes subissent des transitions réversibles, il est crucial d’évaluer précisément les propriétés photochimiques et photophysiques clés afin de déterminer leur adéquation à de telles applications, y compris le spectre d’absorption, la cinétique de rétroconversion thermique et le rendement quantique dephotoisomérisation 12.

Les techniques conventionnelles pour acquérir ces caractéristiques reposent sur des mesures manuelles basées sur des lots, qui sont trop faibles pour suivre la diversité croissante des photoswitches récemment synthétisés, nécessitent de grands volumes d’échantillons et sont soumises à la variabilitéutilisateur 13.

Les méthodes présentées ici offrent un système de caractérisation photochimique automatisé, abordable, basé sur le flux, destiné à des investigations répétables et efficaces de photoswitches moléculaires afin de surmonter ces limitations. La technologie combine la spectroscopie UV-Vis en ligne pour la surveillance en temps réel de la population d’isomères dans des contextes microfluidiques, avec un réseau LED programmable pour réguler l’irradiation à différentes longueurs d’onde delumière 14. Pour garantir des ensembles de données précis et reproductibles, la manipulation automatisée des fluides, le contrôle de la température et l’étalonnage des flux lumineux minimisent la variabilité expérimentale tout en réduisant le volume d’échantillons et l’intervention manuelle. De grandes quantités de données sont traitées via un cadre analytique basé sur Python pour extraire les paramètres cinétiques et thermodynamiques.

Des systèmes de référence tels que l’azobenzène, les dérivés du bicyclooctadiène et le norbornadiène ont été utilisés pour valider l’approche ; Les résultats démontrent une bonne concordance avec les valeurs trouvées dans lalittérature 15 Cette méthodologie propose une approche simplifiée pour évaluer systématiquement les performances des photocommutateurs et accélérer la découverte de nouveaux systèmes fonctionnels en combinant une livraison précise de la lumière, la collecte automatisée de données et une analysesimplifiée 16.

La plateforme automatisée de caractérisation combine des composants fluidiques, thermiques et optiques dans un système basé sur le flux (Figure 1)17. Grâce à la fibre optique et à une lentille collimante, la lumière provenant d’un réseau LED et d’une lampe deutérium-halogène est dirigée vers une cuvette à flux UV-Vis logée dans un support thermocontrôlé. Une lentille de focalisation collecte la lumière transmise et la dirige vers un spectromètre. Une valve de sélection contrôlée électroniquement est reliée à une pompe péristaltique à faible pulsation qui fait circuler les solutions d’échantillons, permettant un passage rapide entre échantillons et solvants pour un nettoyage automatisé et des mesures séquentielles. Une interface graphique (GUI) spécialisée fournie dans le Fichier Supplémentaire 1 gère toutes les actions. Pour enregistrer un spectre de référence, le flux de travail commence par remplir la cuvette de flux avec un solvant. Après l’ajout de l’échantillon sélectionné, l’interface graphique définit la longueur d’onde d’irrayonnement, la puissance des LED et l’intervalle d’acquisition. Le programme affiche en temps réel des données spectrales et cinétiques tout en basculant automatiquement entre l’activation des LED et l’acquisition spectrale pendant la course. Lorsque le seuil d’absorption ou le temps cible est atteint, la séquence de mesure est automatiquement terminée. L’appareil rince ensuite le tube soit avec l’échantillon suivant, soit avec environ 200 μL de solvant. Le canal de solvant nettoie le chemin d’écoulement après chaque mesure. Le script Python interne est utilisé pour stocker toutes les données afin d’une analyse cinétique et thermodynamique ultérieure.

De nombreux paramètres initiaux doivent être spécifiés par l’utilisateur pour garantir la reproductibilité et la clarté dans le rapport des expériences automatisées de caractérisation des photoswitches. Beaucoup de paramètres initiaux, tels que la concentration de l’échantillon, la longueur d’onde et la puissance des LED, la longueur d’onde de mesure et la température, peuvent varier considérablement selon les propriétés chimiques et photophysiques du photoswitch étudié. Comme chaque molécule réagit différemment aux conditions de lumière et de solvant, les utilisateurs doivent déterminer les réglages les plus appropriés pour leur composé spécifique. Pour garantir des mesures précises et reproductibles, la concentration optimale de l’échantillon peut être estimée à partir du spectre d’absorption, visant à maintenir la linéarité dans le régime de Beer-Lambert, par exemple une absorption comprise entre 0,5 et 1,0. Le tableau 1 précise quels paramètres l’utilisateur contrôle.

Protocole

1. Préparation de l’échantillon

  1. Préparation de Norbornadiène 1 (NBD1)
    1. Synthétiser le 2-cyano-3-(3,4-diméthoxyphényl)norbornadiène selon lalittérature 18. Dissoudre 1,2 mg dans 100 mL d’acétonitrile (4,74 x 10-4 M). Transférez la solution dans un flacon de 20 mL avec un bouchon membranaire.
  2. Préparation du bicyclooctadiène (DBO)
    1. Synthétiser l’éthyl-3-(2-méthoxyphényl)bicyclo[2.2.2]octa-2,5-diène-2-carboxylate selon lalittérature 19. Dissoudre 9,5 mg dans 100 mL d’acétonitrule (3,5 x 10-4 M).
    2. Mélangez 5 mL de cette solution avec 5 mL d’acétonitrule pour obtenir 1,75 x 10-4 M. Transférez dans un flacon de 20 mL avec un capuchon membranaire.
  3. Préparation de l’azobenzène
    1. Utilisez de l’azobenzène commercial (97+ %). Dissoudre 8 mg dans 100 mL d’acétonitrule (4,39 x 10-4 M).
    2. Diluez 1 mL de cette solution avec 9 mL d’acétonitrile pour obtenir 4,39 x 10-5 M. Transférez dans un flacon de 20 mL avec un capuchon membranaire.
  4. Préparation de NBD2
    1. Synthétiser 3-(4,4,5,5-tétraméthyle-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)quinoline20 et 3-bromo-2-cyanonorbornadiène21 selon les procédures rapportées. Synthétiser NBD2 en ajoutant du bromo-2-cyanonorbornadiène (90 mg, 0,46 mmol) et du Na2CO3 (389 mg, 3,67 mmol) dans une fiole avec de l’eau (5 mL) et du diméthoxyéthane (5 mL) et un dégazage par bulle d’azote pendant 1 heure. Ajoutez la(PPh 3)4 (27 mg, 0,02 mmol) sous un flux d’azote et agitez la suspension résultante à 60 °C pendant 48 heures. Refroidissez le mélange en RT, ajoutez de l’eau (10 mL) et extrayez le produit avec du DCM (3 × 50 mL). Séchez les organes organiques combinés sur MgSO4, filtrez et purifiez le brut par chromatographie en colonne flash (hexane : acétate d’éthyle, gradient à 60:40) pour obtenir le produit sous forme de solide jaune pâle (15 mg, 13 %).
      RMN 1H (400 MHz, CD2Cl2) δ 9,27 (1 H, d, j = 2,3 Hz, H9), 8,44 (1 H, d, j = 2,3 Hz, H16), 8,10 (1 H, d, j = 8,5 Hz, H11), 7,93 (1 H, dd, j = 8,4, 1,4 Hz, H14), 7,78 (1 H, ddd, j = 8,5, 6,9, 1,5 Hz, H12), 7,61 (1 H, ddd, j = 8,2, 6,9, 1,2 Hz, H13), 6,99 (2 H, m, H1 et H2), 4,30 (1 H, m, H6), 4,02 (1 H, m, H3), 2,37 (1 H, dt, j = 7,0, 1,7 Hz, H7a), 2,28 (1 H, dt, j = 7,0, 1,6 Hz, H7b) ; 13C RMN (101 MHz, CD2Cl2) δ 167,6, 148,2, 148,0, 143,1, 140,3, 133,1, 130,6, 129,3, 128,6, 127,4, 127,3, 126,4, 119,5, 117,8, 71,6, 55,4, 54,2. Les spectres RMN de NBD2 et QC2 sont donnés à la Figure 13.
    2. Utilise NBD2. Dissoudre 1,9 mg de NBD2 dans 17 mL de toluène (4,57 x 10-4 M)
    3. Diluez 1 mL de cette solution avec 8,4 mL de toluène pour obtenir 5,44 x 10-5 M. Transférez dans un flacon de 20 mL avec un capuchon membranaire.
  5. Chargement des échantillons et des solvants
    1. Placez les fioles d’échantillon dans la valve de sélection. Placez les fioles de solvant aux positions désignées si des solvants alternatifs sont nécessaires.

2. Détermination du flux de photons LED

  1. Préparation de l’installation du compteur de puissance
    1. Lancez le programme de calculatrice de flux de photonflux (Fichier supplémentaire 2). Connectez le capteur de puissance à photodiode à l’interface du compteur de puissance et d’énergie PM100USB. Assurez-vous que l’interface USB est correctement connectée à l’ordinateur pour le transfert et la journalisation des données.
  2. Positionnement du capteur de puissance
    1. Placez le capteur de puissance à photodiode à l’intérieur du porte-cuvette, aligné avec le chemin optique de la source lumineuse LED. Assurez-vous que la cuvette est positionnée entre la source lumineuse LED et le capteur d’alimentation.
      REMARQUE : Justification du placement du capteur - En plaçant le capteur après la cuvette, seuls les photons passant dans la chambre d’échantillonnage sont mesurés. Cette approche exclut les photons qui n’entreraient pas dans la cuvette en raison de la taille de fenêtre plus petite comparée au faisceau d’irradiation LED. Cela prend également en compte la perte de photons causée par la réflexion sur les parois de cuvette en quartz.
  3. Enregistrement des mesures de flux de photons
    1. Allumez la source lumineuse LED et laissez-la stabiliser si nécessaire. Obtenez les relevés de puissance depuis l’interface PM100USB en utilisant le logiciel du fabricant. Sauvegardez les valeurs de puissance mesurées pour une analyse ultérieure dans la table d’étalonnage du flux de photonflux (Fichier supplémentaire 3).

3. Mise en place du système d’automatisation

  1. Configuration de la cuvette de flux
    1. Placez la cuvette de flux UV-Vis dans un support à température contrôlée (toutes les mesures ont été effectuées à température ambiante). Reliez la lampe deutérium-halogène et le réseau LED d’un côté via la fibre optique. La petite fenêtre cuvette (2 x 4 mm) nécessite un alignement précis.
    2. Connectez le spectromètre de l’autre côté via la fibre optique. Positionner une lentille collimante entre la lampe et la cuvette ; Placez une lentille de mise au point entre la cuvette et le spectromètre.
  2. Installation du contrôle de débit
    1. Connectez l’échantillon via une pompe péristaltique de précision. Insérez une valve de sélection en amont pour basculer entre l’échantillon et le solvant. Ajoutez des cales métalliques de 0,1 mm à côté de la cuvette pour assurer l’alignement.

4. Initialisation du système

  1. Acquisition du spectre de référence
    1. Lancez le programme interne d’expériences de rendement quantique GUI (Fichier Supplémentaire 4). Pomper le solvant à un débit de 1 mL/min à travers la valve, la pompe et la cuvette de débit. Acquérir un spectre de référence à l’aide de la lampe au deutérium (plage UV-Vis) pour la correction de base.

5. Flux de travail expérimental

  1. Exemple d’introduction
    1. Changez la valve de solvant à échantillon dans l’interface graphique. Démarrez la pompe avec un débit de 1 mL/min pour remplir la cuvette de débit avec l’échantillon. La commutation rapide des solvants est rendue possible via la valve de sélection.
      REMARQUE : L’échantillon choisi utilisé tout au long de cette démonstration est NBD1.
    2. Dans la liste des LED disponibles, sélectionnez la LED UV de 340 nm et réglez le courant de fonctionnement à 600 mA dans l’interface graphique. Réglez les intervalles de mesure UV-Vis à 1 s (une mesure sera effectuée toutes les secondes pour obtenir plus de points de données).
  2. Mesure automatisée
    1. Commencez la séquence de mesures. L’instrument enregistrera les spectres UV-Vis complets (absorbance vs. longueur d’onde) à chaque étape de mesure (en allumant/éteignant automatiquement la LED entre les mesures et en ouvrant et fermant l’obturateur de lampe pour l’acquisition du spectre). Parmi ces spectres, le logiciel choisit une ou plusieurs longueurs d’onde spécifiques que vous choisissez dans le champ au-dessus des spectres d’absorption (puisque NBD1 absorbe à 340 nm, type 340 nm). Pour ces longueurs d’onde sélectionnées, il suit ensuite comment le signal évolue au fil du temps au fil de la séquence de mesure. Un graphique dépendant du temps sera généré (temps sur l’axe des abs, absorbance sur l’axe des y).
      REMARQUE : Répétez la mesure quantique du rendement 3 fois pour améliorer la précision du résultat final.
    2. Une fois la réaction avant terminée, réglez la température du support thermorégulé à 60 °C. Pour ce faire, ouvrez TApp sur le bureau, connectez-vous à COM8, allez dans Modifier la cible pour changer la température, puis appuyez sur OK. Sélectionnez Démarrer la rétroconversion dans le programme. L’isomère métastable (QC1) se relâchera thermiquement vers sa molécule mère (NBD1).
      REMARQUE : Répétez l’étape 5.2.2 pour 4 températures supplémentaires : à 65 °C, 70 °C, 75 °C et 80 °C. La rétroconversion doit être effectuée à au moins 3 températures différentes (avec 5 températures fournissant une analyse plus précise) pour obtenir les ajustements d’Arrhenius et d’Eyring dans le programme QYA.pyw.
  3. Fin de l’expérience
    1. Arrêtez l’expérience manuellement une fois la rétroconversion terminée.

6. Procédures post-expérience

  1. Préparation pour la prochaine mesure : rinçez avec au moins trois volumes de tubulure (~200 μL) d’échantillon frais.
  2. Nettoyage final
    1. Mets la vanne en solvant. Pomper le solvant à travers le système jusqu’à ce que le tuyau et la cuvette soient propres.

7. Analyse des données

  1. Déterminez le rendement quantique en utilisant le programme dans le fichier supplémentaire 4 et la demi-vie en utilisant le programme dans le fichier supplémentaire 5.
    1. Ouvre QYA.pyw. Chargez le fichier sauvegardé depuis le QYEX.pyw, réglez la concentration à 4,1 x 10-5 M et sélectionnez la LED de 340 nm pour charger le flux de photons correct pour cette expérience particulière. Dans la section hyperparamètres, fixez la longueur d’onde du point zéro à 500 nm, la longueur d’onde d’analyse à 340 nm, et le nombre de points d’ajustement à 10. Effectuez l’analyse et, si la pente suit un bon ajustement, notez le rendement quantique calculé par le programme. Les rendements quantiques ont été déterminés en ajustant la variation d’absorbance dépendante du temps à l’aide d’un modèle cinétique tenant compte de l’absorption des photons et des variations de concentration lors de l’irradiation. Dans la section corrections, incluez la réaction arrière pour que le programme calcule les constantes de débit.
    2. Ouvrez HLA.pyw. Chargez le fichier sauvegardé depuis QYEX.pyw et réglez la longueur d’onde d’analyse à 340 nm. Dans le tableau d’analyse cinétique, insérez les constantes de vitesse calculées à l’étape précédente pour au moins 5 températures différentes. Lance l’analyse. Le programme engendrera les accès d’Arrhenius et d’Eyring.

Résultats

L’évaluation a été réalisée à l’aide de trois photoswitches représentatifs - 2-cyano-3-(3,4-diméthoxyphényl)norbornadiène (NBD1)22, azobenzène23, et éthyl-3-(2-méthoxyphényl)bicyclo[2.2.2]octa-2,5-diène-2-carboxylate (BOD)19 , comparant les données du flux de travail automatisé avec les résultats précédemment rapportés. Des expériences témoins montrent qu’une irradiation continue par lampe UV convertit environ 10 % de NBD1 en 10 minutes (Figure 2)17. Dans des conditions de mesure standard, chaque spectre est enregistré en moins de 0,5 s, correspondant à une conversion de <0,01 %, démontrant que l’exposition à la lampe a un effet négligeable sur les mesures quantiques de rendement. Contrairement aux approches conventionnelles qui photoconvertissent les échantillons à l’extérieur et les transfèrent à un spectromètre, la configuration automatisée confine de petits volumes d’échantillons dans une chambre irradiée contrôlée par thermostat, minimisant les fluctuations de concentration et garantissant des mesures cinétiques précises. Des constantes de vitesse thermique déterminées à cinq températures (60 °C, 65 °C, 70 °C, 75 °C, 80 °C) ont été utilisées pour l’analyse d’Eyring afin d’extraire ΔH‡ et ΔS‡ (Tableau 6). 24

Le dérivé utilisé du norbornadiène, le 2-cyano-3-(3,4-diméthoxyphényl)norbornadiène (Figure 3 a), a été rapporté pour la première fois dans la littérature18 et est ici simplement désigné sous le nom de NBD1. Le spectre d’absorbance de NBD1 présente un chevauchement minimal avec son isomère quadricyclane (QC1) (Figure 3 b)17, permettant de simplifier l’équation (1) en négligeant la rétroconversion induite par la photo-induction (QC1 → NBD1). QC1 présente également une demi-vie thermique d’environ 30 jours à température ambiante, ce qui est beaucoup plus lent que l’échelle de temps de photoisomérisation dans les conditions expérimentales. Par conséquent, parce que la demi-vie thermique de QC1 (27 jours à 25 °C) est plusieurs ordres de grandeur plus longue que l’échelle de temps d’irradiation (minutes), la rétroconversion thermique peut être négligée (Figure 4)17. Cela aboutit à un modèle simplifié où seule la réaction directe est prise en compte, et en supposant une source lumineuse monochromatique, l’équation différentielle peut être résolue analytiquement pour obtenir les rendements quantiques (Tableau 2)17.

Le dérivé du bicyclooctadiène (BOD) étudié ici (Figure 5), l’éthyl-3-(2-méthoxyphényl)bicyclo[2.2.2]octa-2,5-diène-2-carboxylate, a déjà été rapporté dans lalittérature 19. Le photoproduit absorbe en dehors de la région spectrale du composé parent, simplifiant ainsi l’interprétation de la mesure. Lorsque le spectre du photoproduit est inconnu, on suppose souvent qu’à faible conversion, il n’est pas absorbé, ce qui accélère la collecte des données mais peut introduire une erreur inconnue. Contrairement au système NBD–QC, la demi-vie plus courte du photoisomère (TCO) entraîne une rétroconversion très rapide à température ambiante, nécessitant l’inclusion à la fois de la photo-isomérisation directe et des étapes thermiques inverses dans le modèle cinétique. Comme l’équation de taux ne peut pas être résolue analytiquement, l’ajustement numérique est réalisé en minimisant les résidus (Figure 6, Tableau 4)17, prenant généralement quelques secondes sur un ordinateur standard, comparé à l’ajustement en moins de seconde pour les modèles analytiques négligeant la réversion thermique. La rétroconversion thermique a été mesurée à quatre températures pour déterminer la demi-vie et les paramètres thermodynamiques (Tableau 8). À 25 °C, la demi-vie de la DBO a été mesurée à 63 s, en bonne concordance avec les 79,8 s précédemment rapportés. Les analyses d’Eyring et Arrhenius sont montrées à la Figure7-17.

L’azobenzène a une longue demi-vie thermique à température ambiante (>6 jours), ce qui permet de négliger la rétroconversion thermique. Le photoproduit cis-azobenzène absorbe minimalement dans la région du trans-isomère (ε340nm^trans ≈ 12 500 M⁻1 cm⁻1 ; ε340nm^cis ≈ 200 M⁻1 cm⁻1), minimisant ainsi l’interférence spectrale24. Puisque l’absorptivité molaire de l’isomère cis à 340 nm est deux ordres de grandeur inférieure à celle de l’isomère trans, sa contribution au signal d’absorbance est négligeable à faible conversion. À faible conversion, la rétroconversion induite par la photo-induction a un impact négligeable, permettant de simplifier le modèle cinétique en excluant la photoisomérisation inverse et les termes thermiques (Figure 8, Tableau 5)17. Bien que mesurer l’état photostationnaire permettrait de déterminer à la fois les rendements quantiques vers l’avant et vers l’arrière, cette étude se concentre sur la réaction en avant. La demi-vie thermique mesurée de 6,78 jours correspond bien à la valeur littéraire de 7,34 jours, et les analyses correspondantes d’Eyring et d’Arrhenius sont illustrées à la Figure9-17, avec les paramètres thermodynamiques résumés dans le Tableau 9-17.

En plus du benchmarking avec des photoswitches établis, le 2-cyano-3-(3-quinoline)norbornadiène (NBD2) a été synthétisé et étudié à l’aide de la configuration automatisée (Figure 10). Les résultats de photoconversion présentés dans ce manuscrit sont nouveaux, mettant en lumière la capacité du système à caractériser le comportement photochimique de composés nouveaux sous des conditions d’irradiation contrôlées et reproductibles. Le solvant utilisé était le toluène, et la concentration de la solution était de 5,4 x 10-5 M. En utilisant une LED de 340 nm, un rendement quantique global de 11 % a été obtenu (Figure 11, Tableau 3). Puisque QC2 absorbe à la longueur d’onde d’irradiation de 340 nm, le composé parent et le photoproduit rivalisent pour les mêmes photons, ce qui signifie que le flux de photons effectif qui alimente chaque espèce évolue pendant la réaction. Pour éviter des erreurs systématiques dans le rendement quantique, un ajustement optimisé pour cette absorption chevauchante entre NBD2 et QC2 à la longueur d’onde d’irradiation a été formulé, incluant explicitement la contribution du produit. L’ajustement corrigé utilise un modèle cinétique qui prend en compte les variations des concentrations du composé parent et du photoproduit lors de l’irradiation, tout en considérant que les deux absorbent à 340 nm. L’application de la procédure d’ajustement optimisé a donné un rendement quantique global corrigé de 11,6 %.

Dans ce cadre, le flux de photons mesuré correspond au flux total de photons incidents entrant dans l’échantillon et est converti en flux de photons absorbés en utilisant l’absorption totale dépendante du temps du système. La loi de Beer-Lambert est utilisée pour déterminer la fraction de photons incidents absorbés, après quoi le flux de photons absorbés est réparti entre NBD2 et QC2 en proportion de leurs contributions respectives à l’absorption totale à chaque moment. Par conséquent, à mesure que le produit se forme, il capture une fraction croissante des photons, réduisant progressivement la lumière disponible pour une conversion ultérieure du composé parent.

Parce que les concentrations de NBD2 et QC2 changent au fil du temps et influencent directement la quantité de lumière absorbée, le système ne peut pas être décrit par une simple équation analytique. À la place, le modèle cinétique est résolu numériquement. En pratique, une valeur d’essai du rendement quantique est choisie, la réaction est simulée dans le temps, et la courbe d’absorbance résultante est comparée aux données expérimentales. Le rendement quantique est ensuite ajusté et la simulation répétée jusqu’à obtenir la meilleure correspondance entre l’absorbance calculée et mesurée. Cela correspond à un ajustement global de l’ensemble complet du temps d’absorption, plutôt qu’à un ajustement indépendamment des points individuels. Pour exécuter ce modèle, l’absorptivité molaire de QC2 à 340 nm doit être connue. Ce paramètre est déterminé séparément selon la loi de Beer-Lambert, basée sur l’absorption mesurée après irradiation à 340 nm. Une fois déterminée, l’absorptivité molaire de QC2 est traitée comme un paramètre d’entrée fixe et n’est pas ajustée lors de la procédure d’ajustement.

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Figure 1 : Schéma de la plateforme de caractérisation du photoswitch. Le système automatisé repose sur un système de flux multicomposant. Cette figure est reproduite à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre access. 17 Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 2 : Effet de l’exposition continue à la lampe UV sur le norbornadiène (NBD1). Après 10 minutes d’irradiation, la NBD subit une conversion de ~10 %, tandis que les spectres individuels enregistrés en <0,5 s entraînent une conversion négligeable (<0,01 %). Cette figure est reproduite à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre access. 17 Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 3 : Photocommutation NBD1–QC1 et spectres UV–Vis. a) Représentation schématique du système de photocommutateur norbornadiène–quadricyclane (NBD1–QC1). b) Spectres d’absorption UV-Vis de NBD1 et QC1. La figure montre le système de photocommutateur NBD1–QC1, incluant un schéma de la conversion NBD1-à-QC1 induite par la lumière et les spectres UV–Vis correspondants, mettant en évidence les variations d’absorption entre NBD1 et QC1. Cette figure est reproduite à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre access. 17 Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 4 : Illustration de la contribution négligeable de la rétroconversion thermique et photo-induite pour la paire NBD1–QC1, en raison d’un chevauchement spectral minimal et d’une longue demi-vie QC. L’effet de l’inclusion de la réaction thermique rétroactive sur le rendement quantique s’ajuste à 25 °C. Négliger la réaction thermique rétro donnait un rendement quantique de 67 %, tandis qu’en tenant compte de celle-ci, la valeur augmentait légèrement à 68 %. Cette figure est reproduite à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre access. 17 Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 5 : Photocommutation BOD–TCO et changements spectrales UV–Vis. a) Schéma du système de photocommutateur bicyclooctadiène–tétracyclooctane (BOD–TCO). b) Spectres UV-Vis de la DBO et de son état photostationnaire (TCO) après irradiation à 308 nm. La figure représente le système de photocommutateur BOD–TCO, montrant un schéma de la conversion BOD-TCO induite par la lumière et les spectres d’absorption UV–Vis correspondants, qui illustrent les changements spectraux lors de la formation de l’état photostationnaire riche en TCO après une irradiation de 308 nm. Cette figure est reproduite à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre access. 17 Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 6 : Illustrations du rendement quantique ajusté avec ou sans inclusion du terme de rétroconversion thermique. Comparaison entre l’ajustement analytique en négligeant la rétroconversion thermique (QY = 13,8 %) et l’ajustement numérique incluant la rétroconversion thermique (QY = 15,1 %, k = 5,5497×10−3 s−1 à 20 °C) pour la DBO, mettant en évidence les différences dans la cinétique obtenue. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 7 : Diagrammes d’Eyring et Arrhenius pour la DBO. Les graphiques ont été utilisés pour déterminer les demi-vies thermiques et les paramètres thermodynamiques à trois températures. Les constantes de taux ont été ajustées à la fois en utilisant les équations d’Arrhenius et d’Eyring. Cette figure est reproduite à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre access. 17 Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 8 : Photoisomérisation de l’azobenzène et changements spectraux UV–Vis. a) Schéma de la photoisomérisation à l’azobenzène. b) Spectres UV-Vis du trans-azobenzène et de l’état photostationnaire (enrichi cis-azobenzène) après irradiation à 340 nm. Les figures illustrent la photoisomérisation à l’azobenzène, montrant un schéma du processus de commutation trans-cis et les spectres d’absorption UV-Vis correspondants, mettant en évidence les changements spectraux lors de la formation de l’état photostationnaire riche en cis après irradiation à 340 nm. Cette figure est reproduite à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre access. 17 Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 9 : Diagrammes d’Eyring et Arrhenius pour l’azobenzène. Les graphiques ont été utilisés pour déterminer les demi-vies thermiques et les paramètres thermodynamiques à trois températures. Les constantes de taux ont été ajustées à la fois en utilisant les équations d’Arrhenius et d’Eyring. Cette figure est reproduite à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre access. 17 Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 10 : Spectres de photoisomérisation et d’absorption de NBD2. a) Représentation schématique de la photoisomérisation NBD2/QC2. b) Spectres UV-Vis de NBD2 et QC2 après irradiation à 340 nm. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 11 : Ajustement quantique de rendement pour NBD2 avec l’absorption du produit optimisée. a) Exemple d’ajustement quantique de rendement de NBD2 lors d’irradiation à 340 nm, après l’absorption résolue dans le temps à 330 nm. Le taux de rétroconversion thermique (k = 9,1×10−6 s−1) et l’absorption du produit à la longueur d’onde d’irradiation (ε ^NBD2 = 9210 M−1 cm−1, ε ^QC2 = 1900 M−1 cm−1) sont inclus dans cet ajustement numérique pour obtenir un QY optimisé de 11,6 % (ligne bleue) à 25 °C comparé à l’ajustement analytique qui donne une valeur QY de 13,3 % (ligne rouge). b) Les résidus pour l’ajustement quantique optimisé incluant l’absorption du produit. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 12 : Graphiques d’Eyring et Arrhenius pour NBD2. Les graphiques ont été utilisés pour déterminer les demi-vies thermiques et les paramètres thermodynamiques à cinq températures. Les constantes de taux ont été ajustées à la fois en utilisant les équations d’Arrhenius et d’Eyring. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

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Figure 13. 1H spectres RMN de NBD2/QC2. a) Spectre RMN de NBD2 dans CD2Cl2 avec des atomes numérotés correspondant à l’affectation dans la section expérimentale. b) Spectres RMN de NBD2 en toluène-d8 et après 1 heure d’irradiation avec une LED de 340 nm permettant une conversion complète en QC2. Les pics caractéristiques de la NBD sont affichés en rose et disparaissent lors de l’irradiation, tandis que les pics résiduels de solvants sont mis en valeur en jaune. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

CatégorieParamètreExemple / Notes
ExempleIdentité du photoswitchNBD, BOD, azobenzène
Concentrationpar exemple, 4,1 × 10-5 M
Solvantpar exemple, acétonitrale, toluène
LED / IrradiationLongueur d’ondeLongueurs d’onde disponibles : 280 nm, 310 nm, 340 nm, 365 nm, 410 nm, 455 nm
Courant de fonctionnement / Puissance600 mA, 600, 600 mA, 1000 mA, 1200 mA, 1200 mA, respectivement.
Flux de photonsValeur calibrée correspondant à la LED et aux réglages
Intervalle de mesurePar défaut, c’est 1 seconde par spectre
Spectroscopique / AnalyseLongueur d’onde d’analyseÀ peu près équivalent à la longueur d’onde de la LED utilisée
Longueur d’onde du point zéroLe point où il n’y a plus d’absorption (généralement autour de 500 nm)
Nombre de points pour l’ajustementGénéralement autour de 10, selon le nombre de points de données disponibles
TempératureRéaction vers l’avantGénéralement à température ambiante (25 °C)
Conversion rétroCela dépend beaucoup de la molécule (par exemple, 70 °C)
Analyse cinétiqueAu moins trois températures différentes requises lors de la rétroconversion
Système d’écoulementDébitPar défaut, c’est 1 mL/min
Volume de rinçage200 μL entre les mesures

Tableau 1 : Paramètres dépendants de l’utilisateur. Le tableau résume les paramètres initiaux clés que l’utilisateur doit définir pour la caractérisation automatisée des photoswitches, y compris la concentration de l’échantillon, le solvant, la longueur d’onde et la puissance des LED, la longueur d’onde de mesure, la température, le débit et les réglages logiciels, essentiels pour garantir des mesures photochimiques reproductibles et précises.

Longueur d’onde de l’irradiationNombre de mesuresValeur expérimentale
340 nm70,676 ± 0,028
365 nm20,689 ± 0,022

Tableau 2 : Rendements quantiques de NBD1/QC1 dans le toluène à 25 °C. Les rendements quantiques de NBD1 mesurés à deux longueurs d’onde d’irradiation dans le toluène à 25 °C. Ce tableau est reproduit à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre accès. 17

Longueur d’onde de l’irradiationNombre de mesuresValeur expérimentale
340 nm50,109 ± 0,017

Tableau 3 : Rendements quantiques de NBD2/QC2 dans le toluène à 25 °C (ajustement non corrigé). Rendements quantiques de NBD2 mesurés à une longueur d’onde d’irradiation dans le toluène à 25 °C.

Longueur d’onde de l’irradiationNombre de mesuresValeur expérimentaleQuant et al. (2022)
308 nm20,146 ± 0,0070,1443 ± 0,0004

Tableau 4 : Rendement quantique de la DBO dans l’acétonitrile à 20 °C (308 nm). Rendement quantique de la DBO mesuré à 308 nm d’irradiation, réalisé à 20 °C dans l’acétonitrile. Ce tableau est reproduit à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre accès. 17

Longueur d’onde de l’irradiationNombre de mesuresValeur expérimentaleLadanyi et al. (2017)
340 nm30,148 ± 0,003
334 nm60,155 ± 0,006

Tableau 5 : Rendements quantiques pour la photoisomérisation trans–cis à l’azobenzène. Rendements quantiques pour la photoisomérisation trans-à-cis azobenzène à 340 nm dans l’acétonitrule à 25 °C, comparés aux valeurs de la littérature mesurées en méthanol à 334 nm. Ce tableau est reproduit à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre accès. 17

PropriétéValeur
demi-vie (25°C)27 jours
∆H‡115,039935 kJ/mol
∆S‡16,1 J/mol K
∆G‡ (25°C)117,974 kJ/mol

Tableau 6 : Paramètres thermodynamiques pour NBD1. Le tableau présente les principaux paramètres cinétiques et thermodynamiques pour l’isomérisation thermique de NBD1, y compris sa demi-vie à 25 °C, ainsi que l’enthalpie, l’entropie et l’énergie libre de Gibbs associées, qui décrivent ensemble la stabilité thermique et le comportement d’isomérisation du composé. Ce tableau est reproduit à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre accès. 17

PropriétéValeur
demi-vie (25°C)0,884 jour
A2,15e+10 1/s
∆H‡82,998240 kJ/mol
∆S‡-56,3 J/mol K
∆G‡ (25°C)68,22 kJ/mol

Tableau 7 : Paramètres thermodynamiques pour NBD2. Le tableau présente les principaux paramètres cinétiques et thermodynamiques pour l’isomérisation thermique de NBD2, incluant sa demi-vie à 25 °C, le facteur préexponentiel d’Arrhenius, ainsi que l’enthalpie, l’entropie et l’énergie libre d’activation de Gibbs, qui décrivent ensemble la stabilité thermique et le comportement d’isomérisation du composé.

PropriétéValeur
demi-vie (25°C)63 secondes
A7.10e+13 1/s
∆H‡87,824995 kJ/mol
∆S‡12,2 J/mol K
∆G‡ (25°C)90,240 kJ/mol

Tableau 8 : Paramètres thermodynamiques pour la DBO. Le tableau présente les principaux paramètres cinétiques et thermodynamiques pour l’isomérisation thermique d’un DBO, incluant sa demi-vie à 25 °C, le facteur préexponentiel d’Arrhenius, ainsi que l’enthalpie, l’entropie et l’énergie libre d’activation de Gibbs associées, qui décrivent ensemble la stabilité thermique et le comportement d’isomérisation du composé. Ce tableau est reproduit à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre accès. 17

PropriétéValeur
demi-vie (25°C)6,796 jours
A3,99e+10 1/s
∆H‡91,452630 kJ/mol
∆S‡-51,6 J/mol K
∆G‡ (25°C)94,347 kJ/mol

Tableau 9 : Paramètres thermodynamiques pour l’azobenzène. Le tableau présente les principaux paramètres cinétiques et thermodynamiques pour l’isomérisation thermique d’un azobenzène, incluant sa demi-vie à 25 °C, le facteur préexponentiel d’Arrhenius, ainsi que l’enthalpie, l’entropie et l’énergie libre d’activation de Gibbs associées, qui décrivent ensemble la stabilité thermique et le comportement d’isomérisation du composé. Ce tableau est reproduit à partir de la référence 17 avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry, sous licence CC-BY en libre accès. 17

Fichier supplémentaire 1 : Expérience de rendement quantique. Le programme d’expérience de rendement quantique est l’interface graphique qui permet à l’utilisateur d’effectuer la réaction de photoconversion. Un spectre de référence du solvant utilisé doit être établi ou téléchargé avant le début de l’expérience (pour une correction de base). Le spectre d’absorption de la molécule peut être surveillé ici au fil du temps. Le programme est capable de rétroconvertir la molécule à son état parent, si nécessaire, c’est-à-dire par chauffage (pour un photointerrupteur de type T) ou par irradiation à une longueur d’onde différente (pour un photointerrupteur de type P). Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Fichier supplémentaire 2 : Calculateur de flux de photon. Le programme de calculatrice de flux de photons est utilisé pour calibrer le flux de photons des LED disponibles. Le flux de photons était déterminé à partir de la puissance optique mesurée par un capteur à photodiode calibré et converti en flux de photons en utilisant la longueur d’onde LED. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Fichier supplémentaire 3 : Table d’étalonnage du flux de photonflux. La table d’étalonnage du flux de photonflux contient les données collectées par le calculateur de flux de photon. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Fichier supplémentaire 4 : Analyse quantique du rendement. Le programme d’analyse quantique du rendement permet à l’utilisateur de déterminer soit le rendement quantique d’une réaction, soit, alternativement, le flux de photons correspondant. Avant de commencer l’analyse, l’utilisateur doit fournir soit la concentration de la solution, soit le coefficient d’extinction. Si une rétroconversion thermiquement promue se produit pendant l’expérience, les constantes de taux associées peuvent également être déterminées ; ces valeurs sont ensuite utilisées pour calculer la demi-vie de la molécule. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Fichier supplémentaire 5 : Analyse de la demi-vie. Le programme d’analyse de demi-vie utilise les constantes de vitesse (k) à au moins trois températures différentes pour générer des ajustements d’Arrhenius et d’Eyring, permettant l’extraction des paramètres cinétiques et thermodynamiques correspondants. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Discussion

Les principales caractéristiques photochimiques et thermodynamiques des photoswitches moléculaires peuvent être déterminées de manière fiable et efficace à l’aide de la plateforme automatisée de caractérisation photochimique basée sur l’écoulement. Quelques éléments du flux de travail sont essentiels pour obtenir des résultats précis. Le calcul précis des rendements quantiques de photoisomérisation nécessite une calibration précise du flux de photonsLED 25. Le capteur de puissance doit toujours être placé après la cuvette pour deux raisons. Premièrement, pour s’assurer que seuls les photons atteignant l’échantillon soient mesurés (puisque le faisceau d’irradiation des LED est souvent plus large que la fenêtre de la cuvette). Ensuite, considérer les pertes de réflexion et d’absorption aux surfaces de lacuvette 26. Maintenir un contrôle constant de la température dans la chambre microfluidique est essentiel car même de petites variations peuvent affecter les taux de rétroconversion thermique et fausser les analyses cinétiques. Enfin, la manipulation automatisée des échantillons doit être soigneusement validée pour éviter l’introduction de bulles d’air ou d’effets de dilution, qui peuvent entraîner des artefacts spectraux27. Un photoswitch NBD jusque-là non rapporté, le NBD2, a été évalué à l’aide de cette configuration automatisée, démontrant sa conversion induite par photo-induit en toluène et mettant en lumière la capacité du système à caractériser de manière reproductible de nouveaux photoswitches.

La conception modulaire de la plateforme permet des modifications adaptées aux besoins de divers systèmes de photocommutateurs. D’autres sources lumineuses, y compris des lampes UV ou des diodes laser, peuvent être intégrées au module d’irradiation pour les photointerrupteurs qui absorbent en dehors de la plage spectrale de la matrice LED. Le cadre Python peut être étendu pour inclure des méthodes d’ajustement global ou une déconvolution multi-longueurs d’onde dans des situations où les bandes d’absorption chevauchantes rendent l’analyse spectrale plus difficile. S’assurer que le chemin optique est précisément aligné pour maximiser le signal transmis, vérifier la stabilité de la sortie LED et maintenir les concentrations d’échantillons dans la plage de détection linéaire du spectromètre UV-Vis sont autant de tâches de dépannage courantes. Si les analyses de rendement quantique et cinétique ne produisent pas un ajustement fiable, cela indique souvent soit que le modèle cinétique choisi est inapproprié (par exemple, négligeant la réversion thermique dans les systèmes de type BOD), soit que les données ne sont pas suffisamment résolues dans le temps, ce qui peut être amélioré en augmentant la fréquence des mesuresspectrales à 28.

Il existe encore certaines limites et restrictions, même si la plateforme améliore considérablement la reproductibilité et le débit. Sans modifications, la configuration actuelle n’est pas applicable aux photoswitches à l’état solide, hétérogènes ou à membrane, car elle nécessite des échantillons liquides homogènes. Un fort chevauchement spectral entre le parent et le photoproduit réduit la précision de la déconvolution spectrale et peut introduire une inexactitude dans le calcul du rendement quantique à hautesconversions 29. De plus, actuellement, le temps minimal entre les mesures spectrales successives est de 1 s, bien que des temps d’intégration plus courts puissent être réalisés selon les réglagesdu spectromètre 30. Les méthodes traditionnelles pour caractériser les photoswitches sont souvent basées sur des lots et impliquent l’irradiation manuelle d’échantillons dans des cuvettes avant de les transférer sur des spectromètres. Ces procédures ajoutent une variabilité dépendante de l’utilisateur, consomment de plus grandes quantités d’échantillons et ont un débit limité. En revanche, la méthode présentée intègre la surveillance, l’analyse et l’irradiation dans un pipeline automatisé unique. Les variations de concentration et les erreurs de manipulation sont réduites en obtenant des spectres in situ et en contenant des échantillons à l’échelle du microlitre dans un environnement microfluidique à température contrôlée. Cette approche diffère des techniques conventionnelles segmentées en ce qu’elle peut automatiquement mener des études d’Eyring et d’Arrhenius à différentes températures dans un seul flux de travail. Les rendements quantiques et les demi-vies thermiques pour NBD, DBO et azobenzène correspondent étroitement aux valeurs observées dans la littérature, démontrant que l’automatisation augmente l’efficacité et la répétabilité sans sacrifierla précision 15.

Cette plateforme permet des applications larges et interdisciplinaires en fournissant une caractérisation rapide et standardisée des systèmes de photoswitch. La conception de photointerrupteurs avec une dynamique on/off prévisible dans des contextes biologiques nécessite des mesures précises du rendement quantique et de la demi-vie, cruciales enphotopharmacologie 31. Une évaluation précise de l’efficacité de la photoisomérisation et de la stabilité de stockage dans les combustibles solaires thermiques accélère le dépistage des molécules potentielles pour un stockage d’énergieutile 32. Cette technique facilite la comparaison rapide des candidats potentiels pour l’actionnement ou le stockage de données pilotés par la lumière en science des matériaux, où les photoswitches sont intégrés dans les polymères et les revêtementsréactifs 33. Au-delà des usages spécifiques, la capacité à produire de grands ensembles de données standardisés permet d’utiliser des techniques d’apprentissage automatique pour orienter la conception moléculaire etl’optimisation 34.

La plateforme de caractérisation automatisée, en résumé, crée un flux de travail automatisé qui permet l’analyse séquentielle de plusieurs échantillons photoswitch avec une intervention manuelle minimale. Bien que la conception modulaire facilite le dépannage et l’adaptabilité à différentes classes de photoswitches, les étapes cruciales incluent une calibration méticuleuse du flux de photons et un contrôle strict de la température35. Cette approche représente une avancée significative par rapport aux méthodes conventionnelles basées sur des lots, malgré ses contraintes liées à des problèmes de chevauchement de spectre et d’homogénéité des échantillons. Ce flux de travail intégré est important, car il permet une évaluation systématique des photointerrupteurs moléculaires en intégrant l’irradiation, la surveillance et la modélisation cinétique dans un seul flux de travail. Ce flux de travail automatisé offre un cadre évolutif pour accélérer la découverte et la caractérisation de photoswitches moléculaires fonctionnels dans de nombreux domaines de recherche tels que le stockage d’énergie solaire, les matériaux intelligents et les systèmes biologiques à propulsion lumineuse, car il peut accélérer la découverte tout en nécessitant moins de participationutilisateur 36.

Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Les auteurs reconnaissent chaleureusement le soutien financier du programme Horizon 2020 de la Commission européenne (Grant n° 951801 MOST), du Programme scientifique d’excellence du Conseil européen de la recherche (Grant n° 101002131 PhoTherm), ainsi que de l’unité de recherche Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) FOR5499 Molekulares Management von Sonnenenergie – Chemie von MOST – Projet Systemen numéro 496207555, incluant la partie projet D-Dev : Explorer les dispositifs MOST pour/in. Nous remercions également l’Universitat Politecnica de Catalunya pour l’accès à l’instrumentation analytique et aux infrastructures.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Flow cuvetteStarna Cells583.4.2F-Q-10/Z15À l'intérieur du porte-cuvette
LED arrayThorlabsM280F5, M310F1, M340F4, M365FP1,Avec fibre optique ; Fournit une irradiation contrôlée
M405F3, M430F1, M455F3
Photodiode Power SensorThorlabsS120VCPour la mesure du flux de photons
Portable computer with software installedPour l'acquisition, le stockage et l'analyse des données
Power and Energy Meter Interface (USB)ThorlabsPM100USBConnecte le capteur à l'ordinateur pour le transfert de données
PumpVapourtecSF10 -
Sample rackIn-house design and 3D print--
SpectrometerAvantesAvaSpec-ULS2048CL-EVO-
Syringes and tubingIDEXTuyaux ETFE de 0,7 mm de diamètre intérieurCompatible avec le système de pompe microfluidique
Temperature-controlled cuvette holderQuantum NorthwestqPod 3e-
UV LampAvantesAvaLight-D(H)-S-
ValveKnauerAVQ63AFValve unificatrice AWA01XA

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