Un guide technique pour effectuer des mesures spectroscopiques sur des structures organométalliques

Souvent, mesurer comment la lumière interagit avec les structures organiques métalliques, ou MOF, est difficile à leur nature très dispersée. Ce protocole est un guide simple et efficace pour préparer des échantillons mesurables pour des techniques spectroscopiques très perspicaces. La procédure est vaguement basée sur des systèmes antérieurs utilisant des semi-conducteurs colloïdaux stabilisés avec des polymères.

Ainsi, il peut être appliqué à divers systèmes qui nécessitent la suspension de matériaux. Le plus gros problème avec la procédure est qu’elle doit être réglée sur le type MOF. La meilleure approche consiste à examiner systématiquement les variables de cette procédure pour le MOF.

Commencer par préparer une suspension de PCN 222 à base libre contenant du polyéthylène glycol à terminaison aminée bis, ou du PEG aminé, dans un solvant approprié. À l’aide d’un sonicateur de pointe, sonicer la suspension pendant deux à cinq minutes à 20 à 30% d’amplitude avec deux secondes d’intervalle allumé et deux secondes éteintes. Assurer une dispersion et une homogénéité appropriées de la suspension après la sonication.

Aspirez la suspension dans une seringue en plastique neuve de 10 millilitres. Retirez l’aiguille de la seringue et remplacez-la par un filtre à seringue à mailles en polytétrafluoroéthylène ou PTFE de 200 nanomètres. Passez la suspension du cadre organique métallique, ou MOF, à travers le filtre de la seringue dans un nouveau flacon propre.

Pour réduire la taille du spot du faisceau, en frappant la cuvette de deux millimètres, installez un télescope galiléen avec d’abord une lentille concave, ou CCL, suivie d’une lentille convexe, ou CVL, frappant le laser. Assurez-vous que la distance entre les deux lentilles est approximativement la différence entre les deux distances focales des lentilles. Ouvrez les volets laser et sonde et remplacez la première porte de montage d’échantillon, SM one, par la deuxième porte de montage d’échantillon, SM deux.

Et placez une carte de note dans le support de serrage SM two de sorte que son orientation soit complètement orientée vers le faisceau de la sonde. Ensuite, mettez en place une série de trois mini-miroirs nommés MM un, deux, trois. Dirigez le faisceau laser entrant en ajustant approximativement les boutons tournants sur la monture cinématique P trois sur le centre de MM one.

Pour minimiser l’expansion du faisceau laser d’un miroir à l’autre, placez MM deux devant MM un pour abaisser l’angle de réflexion entre les deux miroirs. Lorsque le faisceau atteint approximativement le centre de MM un, faites pivoter MM un de sorte que le faisceau laser réfléchi frappe MM deux au centre. De même, lorsque le faisceau frappe le centre de MM deux, faites-le pivoter de sorte que le faisceau laser réfléchi frappe MM trois au centre.

Lorsque le faisceau atteint approximativement le centre de MM trois, faites pivoter MM trois pour que le faisceau laser réfléchi frappe la carte de note d’alignement au même endroit que le faisceau de la sonde. À l’aide des boutons verticaux et horizontaux des miroirs, réglez avec précision les positions du faisceau laser sur chaque miroir et la carte de note, en veillant à ce que le faisceau ait peu ou pas d’écrêtage tout au long de son trajet. Répétez l’alignement du faisceau comme démontré précédemment, en utilisant une cuvette de deux millimètres avec un joint interne de 14 par 20, ou SC deux, et un septum en caoutchouc de 14 par 20.

Insérez l’échantillon dans un support d’échantillon de serrage, ou SM deux, complètement face au trajet du faisceau de la sonde. Ensuite, réglez les positions du faisceau laser sur chaque miroir et SM deux, avec les boutons verticaux et horizontaux sur les miroirs. À l’aide d’un agitateur à profil bas, remuer modérément l’échantillon et effectuer des mesures d’absorption transitoire, ou TA.

Pour aligner les faisceaux de la pompe et de la sonde pour une absorption transitoire ultra rapide ou des mesures TA ultra rapides, préparez d’abord la solution de chromophore sans purge. Allumez la source de la pompe laser ultra rapide et le spectromètre. Ouvrez le logiciel de l’amplificateur optique paramétrique et réglez-le sur la longueur d’onde d’excitation souhaitée.

Ouvrez le logiciel ultra rapide du spectromètre TA et choisissez une fenêtre de sonde. Placez la cuvette standard dans le porte-échantillon dans l’alignement du faisceau de la sonde. Ajustez la puissance de la source de la pompe avec une densité neutre ou une roue filtrante ND pour voir le faisceau de la pompe si nécessaire.

Placez une carte blanche contre le côté de la cuvette face au faisceau de la pompe et de la sonde. Ajustez le point de la pompe sur la carte de note avec les boutons tournants sur le support cinématique, de sorte que verticalement, il soit à la même hauteur que le faisceau de sonde et horizontalement, il soit à moins d’un ou deux millimètres à côté du faisceau de sonde. Sans la carte de notes, ajustez les positions du faisceau de pompe pour obtenir le signal spectral TA le plus élevé.

Une fois les faisceaux de pompe et de sonde alignés, remplacez le porte-cellule d’échantillon par une roue à trous d’épingle montée comportant des trous de 2000 000 à 25 microns au point focal du faisceau laser. Assurez-vous que la roue sténopé est proche, sinon exactement, perpendiculaire à la trajectoire du faisceau laser. Installez la roue de sténopé de sorte que le faisceau laser traverse le trou d’épingle de 2000 microns.

Ensuite, installez un détecteur attaché à un capteur de puissance de l’autre côté de la roue de sténopé afin que l’ensemble du faisceau laser frappe le détecteur. Faites pivoter la roue à des tailles plus petites, en mesurant la puissance à chaque taille pour déterminer la taille du point de faisceau. Pour effectuer un contrôle linéaire de la réponse de puissance, une fois que les faisceaux de la pompe et de la sonde sont alignés et que l’échantillon MOF est agité dans le porte-échantillon, mesurez et enregistrez la puissance moyenne de la pompe à l’aide d’un capteur de puissance fixé à un détecteur dans le trajet du faisceau de pompe.

Retirez le détecteur du trajet du faisceau. En mode TA en direct, enregistrez le signal delta OD de l’échantillon MOF en différents points du spectre TA juste après la réponse chirp d’environ deux à trois picosecondes. Tracez les points de données enregistrés sous forme de delta OD par rapport à la puissance incidente dans le logiciel d’analyse de données.

S’il y a une réponse de puissance linéaire, le tracé résultant forme une ligne droite, avec l’interception Y à zéro. S’il y a une réponse de puissance non linéaire, comme prévu, des écarts significatifs par rapport à une courbe linéaire sont généralement observés. Lorsque le spectre d’absorption électronique de la PCN 222 à base libre est comparé au PEG aminé, le spectre de PCN 222 sans PEG et filtrage aminés a montré une transition électronique plus large et une diffusion de base considérable.

Sans l’utilisation de peg aminated, les spectres d’excitation et d’émission de la base libre PCN 222 et de l’éditeur de liens, H2TCPP dans DMF, se sont assez bien alignés. Les différences dans les durées de vie des émissions ont été attribuées à la trempe par transfert d’énergie des agents de liaison H2TCPP protéinés et protéinés. Les spectres TA de la base libre PCN 222 sans PEG aminé juste après l’excitation de la bande de tri à 415 nanomètres ont montré une diffusion substantielle, ce qui a rendu le spectre TA de plus en plus négatif avec la longueur d’onde décroissante.

Cela contrastait fortement avec le spectre de H2TCPP en solution. La cinétique de H2TCPP et de PCN 222 freebase sans PEG aminé était également très différente. Cependant, le spectre de la base libre PCN 222 avec PEG aminé et sa durée de vie correspondaient beaucoup mieux au spectre H2TCPP TA.

Le spectre TA ultra rapide de la base libre PCN 222 avec PEG aminé ressemblait à celui de l’agent de liaison en solution, montrant un agent de blanchiment à l’état fondamental à environ 420 nanomètres et des absorptions à l’état excité de chaque côté de l’eau de Javel. Toutes ces observations ont indiqué que le signal observé provenait du MOF et n’était pas dû à la diffusion. Il est essentiel de mesurer les spectres et la cinétique du linker MOF solvaté pour comprendre à quoi s’attendre lors de l’exploration des spectres et de la cinétique du MOF lui-même.

Cette technique permet aux chercheurs de vraiment se concentrer sur la compréhension du comportement d’un échantillon lorsqu’il est exposé à la lumière, au lieu de trouver des moyens de préparer adéquatement un échantillon pour les mesures.