Articolo metodologico

Fotoisomerizzazione e caratterizzazione cinetica di fotointerruttori molecolari utilizzando un sistema sperimentale semi-automatizzato

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DOI:

10.3791/69979

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4 agosto 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

In questo articolo

Sommario

Questo protocollo descrive una piattaforma di ricerca fotochimica automatizzata, basata su flusso, che consente alta produttività, riproducibilità e basso consumo di campioni. Il sistema integra irradiazione programmabile a LED, spettroscopia UV-Vis in linea e un framework di analisi basato su Python con un'interfaccia grafica per misurare rendimenti quantistici, profili di assorbimento e cinetica di fotoisomerizzazione dei fotointerruttori molecolari.

Abstract

I fotointerruttori molecolari sono ampiamente presenti in natura, dove svolgono ruoli chiave nella visione, e sono sempre più utilizzati nelle tecnologie emergenti. Il loro sviluppo, tuttavia, è spesso limitato dalla caratterizzazione laboriosa delle proprietà fotochimiche. Questo lavoro presenta una piattaforma automatizzata basata sul flusso per la caratterizzazione fotochimica efficiente e riproducibile di fotointerruttori molecolari. Per misurare con precisione i rendimenti quantistici di fotoisomerizzazione, i profili di assorbimento e la cinetica di retroconversione termica, l'installazione combina spettroscopia UV-Vis in linea con un array LED programmabile. La gestione automatizzata dei fluidi, il controllo della temperatura e la calibrazione in tempo reale del flusso di luce portano a una migliore riproducibilità, a una riduzione del consumo di campioni e a un intervento manuale minimo rispetto ai metodi tradizionali. I grandi dataset sono elaborati da un framework analitico basato su Python che consente l'estrazione di parametri cinetici e termodinamici da una varietà di classi di photoswitch. La piattaforma è validata tramite il test di sistemi fotoswitch noti, inclusi azobenzene, e derivati di bicicloottadiene e norbornadiene, mostrando una buona concordanza con i valori della letteratura. Combinando irradiazione controllata, studi di rilassamento termico e elaborazione automatizzata dei dati, questa metodologia fornisce un quadro scalabile per accelerare la scoperta e la caratterizzazione dei fotointerruttori molecolari funzionali.

Introduzione

I fotointerruttori molecolari si trovano in modo ampio nella natura, dove sono parte integrante dei sistemi visivi di moltiorganismi 1, e hanno trovato applicazioni anche in una vasta gamma di tecnologie consolidate ed emergenti, tra cui occhiali foto-responsivi2, finestrecommutabili 3, dispositivisensori 4, materiali di accumuloenergetico 5, terapie controllatedalla luce 6, polimeriintelligenti 7, sistemi solari termicimolecolari 8, Memorizzazione otticadei dati 9, e macchine molecolari10. Nonostante il loro notevole potenziale, lo sviluppo di nuovi sistemi fotoswitch è spesso limitato dalla natura esigente e dispendiosa in termini di tempo per caratterizzare accuratamente il loro comportamentofotochimico 11. Poiché questi sistemi subiscono transizioni reversibili, è fondamentale valutare con precisione le proprietà fotochimiche e fotofisiche chiave per determinarne l'idoneità a tali applicazioni, inclusi lo spettro di assorbimento, la cinetica di retroconversione termica e il rendimento quantisticodi fotoisomerizzazione 12.

Le tecniche convenzionali per acquisire queste caratteristiche si basano su misurazioni manuali basate su batch, troppo basse per tenere il passo con la crescente diversità di fotoswitch recentemente sintetizzati, richiedono grandi volumi di campione e sono soggette alla variabilità utente13.

I metodi qui presentati offrono un sistema di caratterizzazione fotochimica a flusso e automazione, accessibile, pensato per indagini ripetibili ed efficienti su fotointerruttori molecolari al fine di superare queste limitazioni. La tecnologia combina spettroscopia UV-Vis in linea per il monitoraggio in tempo reale della popolazione di isomeri in contesti microfluidici, con un array LED programmabile per irradiazione regolata a diverse lunghezze d'ondadella luce 14. Per garantire dataset accurati e ripetibili, la gestione automatizzata dei fluidi, il controllo della temperatura e la calibrazione dei flussi luminosi minimizzano la variabilità sperimentale riducendo il volume del campione e l'intervento manuale. Grandi quantità di dati vengono elaborate tramite un framework analitico basato su Python per estrarre parametri cinetici e termodinamici.

Sistemi di riferimento come azobenzene, derivati del bicicloottadiene e norbornadiene sono stati utilizzati per convalidare l'approccio; I risultati dimostrano una buona concordanza con i valori riscontrati nellaletteratura 15 Questa metodologia fornisce un approccio semplificato per valutare sistematicamente le prestazioni dei fotoswitch e accelerare la scoperta di nuovi sistemi funzionali combinando una consegna precisa della luce, raccolta automatica dei dati e analisisemplificata 16.

La piattaforma di caratterizzazione automatizzata combina componenti fluidici, termici e ottici in un sistema basato sul flusso (Figura 1)17. Utilizzando fibre ottiche e una lente collimante, la luce proveniente da un array LED e da una lampada deuterio-alogena viene diretta in una cuvetta a flusso UV-Vis alloggiata in un supporto a temperatura controllata. Una lente di messa a fuoco raccoglie la luce trasmessa e la indirizza verso uno spettrometro. Una valvola di selezione elettronica si collega a una pompa peristaltica a bassa pulsazione che fa circolare le soluzioni del campione, consentendo un rapido passaggio tra campioni e solventi per pulire automaticamente e misurazioni sequenziali. Un'interfaccia grafica (GUI) specializzata fornita nel File Supplementare 1 gestisce tutte le azioni. Per registrare uno spettro di riferimento, il flusso di lavoro inizia riempiendo la cuvetta di flusso con solvente. Dopo aver aggiunto il campione selezionato, l'interfaccia grafica imposta la lunghezza d'onda di irradiazione, la potenza del LED e l'intervallo di acquisizione. Il programma mostra dati spettrali e cinetici in tempo reale, alternando automaticamente tra l'attivazione del LED e l'acquisizione spettrale durante l'esecuzione. Quando si raggiunge la soglia di assorbenza o il tempo bersaglio, la sequenza di misurazione viene automaticamente terminata. Il dispositivo quindi risciacqua il tubo con il campione successivo o con circa 200 μL di solvente. Il canale del solvente pulisce il percorso di flusso dopo ogni misurazione. Lo script interno in Python viene utilizzato per memorizzare tutti i dati per ulteriori analisi cinetiche e termodinamiche.

L'utente deve specificare numerosi parametri iniziali per garantire riproducibilità e chiarezza nella segnalazione degli esperimenti di caratterizzazione automatica dei fotoswitch. Molti dei parametri iniziali, come la concentrazione del campione, la lunghezza d'onda e la potenza del LED, la lunghezza d'onda di misurazione e la temperatura, possono variare significativamente a seconda delle proprietà chimiche e fotofisiche del fotointerruttore oggetto di studio. Poiché ogni molecola risponde in modo diverso alle condizioni di luce e solvente, gli utenti devono determinare le impostazioni più appropriate per il loro composto specifico. Per garantire misurazioni accurate e riproducibili, la concentrazione ottimale del campione può essere stimata dallo spettro di assorbimento, con l'obiettivo di mantenere la linearità all'interno del regime di Beer-Lambert, ad esempio un'assorbenza nell'intervallo da 0,5 a 1,0. La Tabella 1 chiarisce quali parametri controlla l'utente.

Protocollo

1. Preparazione del campione

  1. Preparazione del Norbornadiene 1 (NBD1)
    1. Sintetizza 2-ciano-3-(3,4-dimetossifenil)norbornadiene secondo laletteratura 18. Sciogliere 1,2 mg in 100 mL di acetonitrile (4,74 x 10-4 M). Trasferire la soluzione in una fiala da 20 mL con un tappo a membrana.
  2. Preparazione del Biciclooctadiene (BOD)
    1. Sintetizza etil-3-(2-metossifenil)biciclo[2.2.2]octa-2,5-diene-2-carbossilato secondo la letteratura19. Sciogliere 9,5 mg in 100 mL di acetonitrile (3,5 x 10-4 M).
    2. Mescolare 5 mL di questa soluzione con 5 mL di acetonitrile per ottenere 1,75 x 10-4 M. Trasferire in una fiala da 20 mL con un tappo a membrana.
  3. Preparazione dell'azobenzene
    1. Usa azobenzene commerciale (97+%). Sciogliere 8 mg in 100 mL di acetonitrile (4,39 x 10-4 M).
    2. Diluire 1 mL di questa soluzione con 9 mL di acetonitrile per ottenere 4,39 x 10-5 M. Trasferire in una fiala da 20 mL con un cappuccio a membrana.
  4. Preparazione di NBD2
    1. Sintetizzare 3-(4,4,5,5-tetrametil-1,3,2-dioxaborolano-2-il)quinolina20 e 3-bromo-2-cianonorbornadiene21 seguendo le procedure riportate. Sintetizza NBD2 aggiungendo bromo-2-cianonorbornadiene (90 mg, 0,46 mmol) e Na2CO3 (389 mg, 3,67 mmol) in una fiaschetta con acqua (5 mL) e dimetossietano (5 mL) e degas tramite bolle di azoto per 1 ora. Aggiungere Pd(PPh 3)4 (27 mg, 0,02 mmol) sotto un flusso di azoto e mescolare la sospensione risultante a 60 °C per 48 ore. Raffreddare la miscela a RT, aggiungere acqua (10 mL) ed estrarre il prodotto con DCM (3 × 50 mL). Asciuga gli organi combinati su MgSO4, filtra e purifica il greggio tramite cromatografia a colonna flash (esano: acetato etile, gradiente a 60:40) per ottenere il prodotto come un solido giallo pallido (15 mg, 13%).
      NMR 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 e 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 NMR (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. Gli spettri NMR di NBD2 e QC2 sono riportati nella Figura 13.
    2. Usa NBD2. Sciogliere 1,9 mg di NBD2 in 17 mL di toluene (4,57 x 10-4 M)
    3. Diluire 1 mL di questa soluzione con 8,4 mL di toluene per ottenere 5,44 x 10-5 M. Trasferire in una fiala da 20 mL con un cappuccio a membrana.
  5. Caricamento di campioni e solventi
    1. Inserire le fiale di campione nella valvola di selezione. Posizionare le fiale di solvente in posizioni designate se sono necessari solventi alternativi.

2. Determinazione del flusso di fotoni LED

  1. Preparazione dell'installazione del misuratore di potenza
    1. Avvia il programma di calcolatrice di fotonflux (File Supplementare 2). Collega il sensore di potenza del fotodiodo all'interfaccia del contatore di potenza e energia PM100USB. Assicurati che l'interfaccia USB sia correttamente collegata al computer per il trasferimento e la registrazione dei dati.
  2. Posizionamento del sensore di potenza
    1. Posiziona il sensore di potenza del fotodiodo all'interno del portacuvette, allineato con il percorso ottico della sorgente luminosa LED. Assicurati che la cuvetta sia posizionata tra la sorgente luminosa LED e il sensore di potenza.
      NOTA: Motivazione per il posizionamento del sensore - Posizionando il sensore dopo la cuvetta, vengono misurati solo i fotoni che attraversano la camera del campione. Questo approccio esclude i fotoni che non entrerebbero nella cuvetta a causa della dimensione della finestra più piccola rispetto al fascio di irradiazione LED. Essa spiega anche la perdita di fotoni causata dalla riflessione nelle pareti delle cuvette di quarzo.
  3. Registrazione delle misurazioni del flusso di fotoni
    1. Accendi la fonte luminosa LED e lasciala stabilizzare se necessario. Acquisire letture di potenza dall'interfaccia PM100USB utilizzando il software del produttore. Salva i valori di potenza misurati per ulteriori analisi nella tabella di calibrazione del flusso di fotonflussi (Supplementare File 3).

3. Configurazione del sistema di automazione

  1. Configurazione della cuvetta a flusso
    1. Inserire la cuvetta di flusso UV-Vis in un supporto a temperatura controllata (tutte le misurazioni sono state effettuate a temperatura ambiente). Collega la lampada al deuterio-alogeno e la matrice LED a un lato tramite fibra ottica. La piccola finestra cuvette (2 x 4 mm) richiede un allineamento preciso.
    2. Collega lo spettrometro dall'altro lato tramite fibra ottica. Posizionare una lente collimante tra la lampada e la cuvetta; posizionare una lente di messa a fuoco tra la cuvetta e lo spettrometro.
  2. Impostazione del controllo del flusso
    1. Collega il campione tramite una pompa peristaltica di precisione. Inserire una valvola di selezione a monte per alternare tra il campione e il solvente. Aggiungi spessori metallici da 0,1 mm accanto alla cuvetta per assicurare l'allineamento.

4. Inizializzazione del sistema

  1. Acquisizione dello spettro di riferimento
    1. Lancio del programma interno di esperimenti di rendimento quantistico GUI (Supplementary File 4). Pompa il solvente a una velocità di 1 mL/min attraverso la valvola, la pompa e la cuvetta di flusso. Acquisire uno spettro di riferimento utilizzando la lampada al deuterio (gamma UV-Vis) per la correzione di base.

5. Flusso di lavoro sperimentale

  1. Esempio di introduzione
    1. Cambia la valvola da solvente a campione nella GUI. Avvia la pompa usando una portata di 1 mL/min per riempire la cuvetta di flusso con il campione. La commutazione rapida del solvente è resa possibile tramite la valvola di selezione.
      NOTA: Il campione scelto utilizzato durante questa dimostrazione è NBD1.
    2. Dalla lista dei LED disponibili, seleziona il LED UV a 340 nm e imposta la corrente operativa a 600 mA nella GUI. Imposta gli intervalli di misura UV-Vis a 1 s (una misurazione verrà effettuata ogni secondo per ottenere più punti dati).
  2. Misurazione automatizzata
    1. Inizia la sequenza di misurazione. Lo strumento registrerà spettri UV-Vis completi (assorbenza vs. lunghezza d'onda) ad ogni fase di misurazione (accendendo/spegnendo automaticamente il LED tra una misurazione e l'altra e aprendo e chiudendo l'otturatore della lampada per l'acquisizione dello spettro). Da questi spettri, il software seleziona una o più lunghezze d'onda specifiche che scegli nel campo sopra lo spettro di assorbimento (poiché NBD1 assorbe a 340 nm, tipo 340 nm). Per quelle lunghezze d'onda selezionate, viene poi monitorato come il segnale cambia nel tempo durante la sequenza di misurazione. Verrà generato un grafico dipendente dal tempo (tempo sull'asse x, assorbanza sull'asse y).
      NOTA: Ripeti la misurazione quantistica della resa 3 volte per migliorare l'accuratezza del risultato finale.
    2. Una volta completata la reazione diretta, imposta la temperatura del supporto a temperatura controllata a 60 °C. Per farlo, apri TApp sul desktop, collegati a COM8, vai su Modifica Obiettivo per cambiare la temperatura e premi OK. Seleziona Avvia conversione inversa nel programma. L'isomero metastabile (QC1) si rilasserà termicamente verso la sua molecola madre (NBD1).
      NOTA: Ripeti il passo 5.2.2 per altre 4 temperature: a 65 °C, 70 °C, 75 °C e 80 °C. La retroconversione deve essere eseguita ad almeno 3 diverse temperature (con 5 temperature che forniscono un'analisi più accurata) per ottenere gli adattamenti di Arrhenius e Eyring nel programma QYA.pyw.
  3. Terminazione dell'esperimento
    1. Ferma manualmente l'esperimento una volta completata la retroconversione.

6. Procedure post-esperimenti

  1. Preparazione per la prossima misurazione: Risciaccare con almeno tre volumi di tubo (~200 μL) di campione fresco.
  2. Pulizia finale
    1. Cambia la valvola con il solvente. Pompa il solvente attraverso il sistema finché il tubo e la cuvetta non sono puliti.

7. Analisi dei dati

  1. Determina la resa quantistica usando il programma nel File Supplementare 4 e l'emivita usando il programma nel File Supplementare 5.
    1. Apri QYA.pyw. Carica il file salvato dal QYEX.pyw, imposta la concentrazione a 4,1 x 10-5 M e seleziona il LED a 340 nm per caricare il flusso di fotoni corretto per questo particolare esperimento. Nella sezione iperparametri, imposta la lunghezza d'onda del punto zero pari a 500 nm, la lunghezza d'onda dell'analisi a 340 nm e il numero di punti per l'adattamento a 10. Esegui l'analisi e, se la pendenza segue un buon adattamento, nota la resa quantistica calcolata dal programma. Le rese quantistiche sono state determinate adattando la variazione di assorbenza dipendente dal tempo utilizzando un modello cinetico che tiene conto dell'assorbimento dei fotoni e delle variazioni di concentrazione durante l'irradiazione. Dalla sezione correzioni, includere la reazione inversa per il programma per calcolare le costanti di velocità.
    2. Apri HLA.pyw. Carica il file salvato dal QYEX.pyw e imposta la lunghezza d'onda dell'analisi a 340 nm. Nel grafico di analisi cinetica, inserisci le costanti di velocità calcolate nel passaggio precedente per almeno 5 temperature diverse. Esegui l'analisi. Il programma genererà le inquadrature di Arrhenius e Eyring.

Risultati

Il benchmarking è stato effettuato utilizzando tre fotointerruttori rappresentativi - 2-ciano-3-(3,4-dimetossifenil)norbornadiene (NBD1)22,azobenzene 23 ed etil-3-(2-metossifenil)biciclo[2.2.2]octa-2,5-diene-2-carbossilato (BOD)19 , confrontando i dati del flusso di lavoro automatizzato con i risultati precedentemente riportati. Esperimenti di controllo mostrano che l'irradiazione continua con lampade UV converte circa il 10% di NBD1 in 10 minuti (Figura 2)17. In condizioni standard di misurazione, ogni spettro viene registrato in meno di 0,5 s, corrispondente a una conversione del <0,01%, dimostrando che l'esposizione alla lampada ha un effetto trascurabile sulle misurazioni quantistiche della ressa. A differenza degli approcci convenzionali che fotoconvertono campioni esternamente e li trasferiscono a uno spettrometro, l'installazione automatizzata confina piccoli volumi di campioni all'interno di una camera irradiata controllata dal termostato, minimizzando le fluttuazioni di concentrazione e garantendo misurazioni cinetiche accurate. Costanti di velocità termica determinate a cinque temperature (60 °C, 65 °C, 70 °C, 75 °C, 80 °C) sono state utilizzate per l'analisi di Eyring per estrarre ΔH‡ e ΔS‡ (Tabella 6). 24

Il derivato usato del norbornadiene, 2-ciano-3-(3,4-dimetossifenil)norbornadiene (Figura 3 a) è stato riportato per la prima volta nellaletteratura 18 ed è qui semplicemente chiamato NBD1. Lo spettro di assorbanza di NBD1 mostra una minima sovrapposizione con il suo isomero quadriciclano (QC1) (Figura 3 b)17, permettendo di semplificare l'equazione (1) trascurando la retroconversione fotoindotta (QC1 → NBD1). QC1 presenta inoltre un'emivita termica di circa 30 giorni a temperatura ambiente, molto più lenta rispetto alla scala temporale della fotoisomerizzazione nelle condizioni sperimentali. Di conseguenza, poiché l'emivita termica di QC1 (27 giorni a 25 °C) è di diversi ordini di grandezza più lunga della scala temporale di irradiazione (minuti), la retroconversione termica può essere trascurata (Figura 4)17. Questo porta a un modello semplificato in cui si considera solo la reazione diretta e, assumendo una sorgente luminosa monocromatica, l'equazione differenziale può essere risolta analiticamente per ottenere i risultati quantistici (Tabella 2)17.

Il derivato del biciclooctadiene (BOD) studiato qui (Figura 5), etil-3-(2-metossifenil)biciclo[2.2.2]octa-2,5-diene-2-carbossilato, è stato precedentemente riportato inletteratura 19. Il fotoprodotto assorbe al di fuori della regione spettrale del composto genitore, semplificando l'interpretazione della misurazione. Quando lo spettro del fotoprodotto è sconosciuto, spesso si presume che a bassa conversione non assorba, il che accelera la raccolta dei dati ma può introdurre un errore sconosciuto. A differenza del sistema NBD–QC, l'emivita più breve del fotoisomero (TCO) porta a una retroconversione molto rapida a temperatura ambiente, richiedendo l'inclusione sia della fotoisomerizzazione diretta che dei passi termici inversi nel modello cinetico. Poiché l'equazione della velocità non può essere risolta analiticamente, l'adattamento numerico viene eseguito minimizzando i residui (Figura 6, Tabella 4)17, richiedendo tipicamente pochi secondi su un computer standard, rispetto al fitting sub-secondo per i modelli analitici che trascurano la riversione termica. La retroconversione termica è stata ulteriormente misurata a quattro temperature per determinare l'emivita e i parametri termodinamici (Tabella 8). A 25 °C, l'emivita della DBO è stata misurata a 63 s, in buona concordanza con i 79,8 s precedentemente riportati. Le analisi di Eyring e Arrhenius sono mostrate nella Figura7-17.

L'azobenzene ha una lunga emivita termica a temperatura ambiente (>6 giorni), permettendo di trascurare la retroconversione termica. Il fotoprodotto cis-azobenzene assorbe minimamente nella regione del trans-isomero (ε340nm^trans ≈ 12.500 M⁻1 cm⁻1; ε340nm^cis ≈ 200 M⁻1 cm⁻1), minimizzando l'interferenza spettrale24. Poiché l'assorbimento molare dell'isomero cis a 340 nm è due ordini di grandezza inferiore a quello dell'isomero trans, il suo contributo al segnale di assorbanza è trascurabile a bassa conversione. A bassa conversione, la retroconversione indotta da foto-indotta ha un impatto trascurabile, permettendo di semplificare il modello cinetico escludendo la fotoisomerizzazione inversa e i termini termici (Figura 8, Tabella 5)17. Mentre misurare lo stato fotostazionario permetterebbe di determinare sia le resate quantistiche in avanti che all'indietro, questo studio si concentra sulla reazione in avanti. L'emivita termica misurata di 6,78 giorni è ben allineata con il valore della letteratura di 7,34 giorni, e le corrispondenti analisi di Eyring e Arrhenius sono mostrate nella Figura9-17, con i parametri termodinamici riassunti nella Tabella9-17.

Oltre al benchmarking con fotoswitch consolidati, è stato sintetizzato e studiato il 2-ciano-3-(3-quinolina)norbornadiene (NBD2) utilizzando la configurazione automatica (Figura 10). I risultati della fotoconversione presentati in questo manoscritto sono nuovi, mostrando la capacità del sistema di caratterizzare il comportamento fotochimico di nuovi composti in condizioni di irraggiamento controllate e riproducibili. Il solvente utilizzato era toluene, e la concentrazione della soluzione era di 5,4 x 10-5 M. Utilizzando un LED da 340 nm, si ottenne una resa quantistica complessiva dell'11% (Figura 11, Tabella 3). Poiché QC2 assorbe alla lunghezza d'onda di irradiazione di 340 nm, sia il composto genitore che il fotoprodotto competono per gli stessi fotoni, il che significa che il flusso di fotoni effettivo che guida ciascuna specie si evolve durante la reazione. Per evitare errori sistematici nel rendimento quantico, è stato formulato un adattamento ottimizzato per questa sovrapposizione di assorbimento tra NBD2 e QC2 alla lunghezza d'onda di irradiazione, includendo esplicitamente il contributo del prodotto. L'adattamento corretto utilizza un modello cinetico che tiene conto delle variazioni delle concentrazioni del composto genitore e del fotoprodotto durante l'irradiazione, considerando che entrambi assorbono a 340 nm. L'applicazione della procedura di adattamento ottimizzato ha portato a una resa quantistica complessiva corretta dell'11,6%.

In questo contesto, il flusso di fotoni misurato corrisponde al flusso totale di fotoni incidenti che entra nel campione ed è convertito nel flusso di fotoni assorbiti utilizzando l'assorbimento totale del sistema dipendente dal tempo. La legge di Beer-Lambert viene utilizzata per determinare la frazione di fotoni incidenti assorbiti, dopo di che il flusso di fotoni assorbiti viene diviso tra NBD2 e QC2 in proporzione ai rispettivi contributi all'assorbanza totale in ogni momento. Di conseguenza, man mano che il prodotto si forma, cattura una frazione crescente dei fotoni, riducendo progressivamente la luce disponibile per ulteriori conversioni del composto genitore.

Poiché le concentrazioni di NBD2 e QC2 cambiano nel tempo e influenzano direttamente quanta luce viene assorbita, il sistema non può essere descritto con una semplice equazione analitica. Invece, il modello cinetico viene risolto numericamente. In pratica, si sceglie un valore di prova del rendimento quantistico, la reazione viene simulata nel tempo e la curva di assorbanza risultante viene confrontata con i dati sperimentali. Il rendimento quantistico viene quindi regolato e la simulazione ripetuta fino a ottenere la migliore corrispondenza tra assorbenza calcolata e misurata. Questo corrisponde a un adattamento globale del dataset completo del tempo di assorbenza, piuttosto che adattare singoli punti indipendentemente. Per eseguire questo modello, è necessario conoscere l'assorbimento molare di QC2 a 340 nm. Questo parametro viene determinato separatamente utilizzando la legge di Beer-Lambert, basata sull'assorbanza misurata dopo irradiazione a 340 nm. Una volta determinata, l'assorbimento molare di QC2 viene trattato come un parametro di input fisso e non viene regolato durante la procedura di adattamento.

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Figura 1: Schema della piattaforma di caratterizzazione del fotointerruttore. Il sistema automatizzato si basa su un sistema di flusso multicomponente. Questa figura è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY open access. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 2: Effetto dell'esposizione continua alla lampada UV sul norbornadiene (NBD1). Dopo 10 minuti di irradiazione, la NBD subisce una conversione del ~10%, mentre gli spettri individuali registrati in <0,5 s portano a una conversione trascurabile (<0,01%). Questa figura è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY open access. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 3: Fotocommutazione NBD1–QC1 e spettri UV–Vis. a) Rappresentazione schematica del sistema di fotocommutazione norbornadiene–quadriciclano (NBD1–QC1). b) Spettri di assorbimento UV-Vis di NBD1 e QC1. La figura mostra il sistema di fotocommutatore NBD1–QC1, inclusi uno schema della conversione da NBD1 a QC1 indotta dalla luce e i corrispondenti spettri UV–Vis, evidenziando i cambiamenti di assorbimento tra NBD1 e QC1. Questa figura è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY open access. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 4: Illustrazione del contributo trascurabile della retroconversione termica e fotoindotta per la coppia NBD1–QC1, dovuta alla minima sovrapposizione spettrale e a una lunga emivita QC. L'effetto dell'inclusione della retroreazione termica sulla resa quantistica si adatta a 25 °C. Trascurando la retroreazione termica, si otteneva un rendimento quantistico del 67%, mentre tenendolo conto aumentava leggermente il valore al 68%. Questa figura è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY open access. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 5: Fotocommutazione BOD–TCO e cambiamenti spettrali UV–Vis. a) Schema del sistema di fotocommutatore biciclooctadiene–tetracicloottano (BOD–TCO). b) Spettri UV-Vis della BOD e del suo stato fotostazionario (TCO) dopo irradiazione a 308 nm. La figura raffigura il sistema di fotocommutatore BOD–TCO, mostrando uno schema della conversione da BOD a TCO indotta dalla luce e i corrispondenti spettri di assorbimento UV–Vis, che illustrano i cambiamenti spettrali alla formazione dello stato fotostazionario ricco di TCO dopo un'irradiazione a 308 nm. Questa figura è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY open access. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 6: Illustrazioni della resa quantistica che si adatta sia all'inclusione sia al termine di retroconversione termica sia senza inclusione. Confronto tra l'adattamento analitico trascurando la retroconversione termica (QY = 13,8%) e l'adattamento numerico che include la retroconversione termica (QY = 15,1%, k = 5,5497×10−3 s−1 a 20 °C) per la BOD, evidenziando le differenze nella cinetica ottenuta. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 7: Diagrammi di Eyring e Arrhenius per BOD. I grafici sono stati utilizzati per determinare le emivita termiche e i parametri termodinamici a tre temperature. Le costanti di velocità furono regolate utilizzando sia le equazioni di Arrhenius che quelle di Eyring. Questa figura è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY open access. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

figure-results-8
Figura 8: Fotoisomerizzazione dell'azobenzene e cambiamenti spettrali UV–Vis. a) Schema della fotoisomerizzazione dell'azobenzene. b) Spettri UV-Vis del trans-azobenzene e lo stato fotostazionario (arricchito con cis-azobenzene) dopo un'irradiazione a 340 nm. Le figure illustrano la fotoisomerizzazione dell'azobenzene, mostrando uno schema del processo di commutazione da trans-cis e gli spettri di assorbimento UV–Vis corrispondenti, evidenziando i cambiamenti spettrali alla formazione dello stato fotostazionario ricco di cis dopo un'irradiazione a 340 nm. Questa figura è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY open access. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 9: Tracce di Eyring e Arrhenius per azobenzene. I grafici sono stati utilizzati per determinare le emivita termiche e i parametri termodinamici a tre temperature. Le costanti di velocità furono regolate utilizzando sia le equazioni di Arrhenius che quelle di Eyring. Questa figura è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY open access. 17 Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 10: Spettri di fotoisomerizzazione e assorbanza di NBD2. a) Rappresentazione schematica della fotoisomerizzazione di NBD2/QC2. b) Spettri UV-Vis di NBD2 e QC2 dopo irradiazione a 340 nm. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 11: Adattamento quantistico della resa per NBD2 con assorbimento del prodotto ottimizzato. a) Esempio di adattamento quantistico della resa di NBD2 all'irradiazione a 340 nm, seguendo l'assorbanza risolta nel tempo a 330 nm. Il tasso di retroconversione termica (k = 9,1×10−6 s−1) e l'assorbimento del prodotto alla lunghezza d'onda di irradiazione (ε ^NBD2 = 9210 M−1 cm−1, ε ^QC2 = 1900 M−1 cm−1) sono inclusi in questo adattamento numerico per ottenere un QY ottimizzato dell'11,6% (linea blu) a 25 °C rispetto all'adattamento analitico che dà un valore QY del 13,3% (linea rossa). b) I residui per l'ottimizzazione del rendimento quantico inclusa l'assorbimento del prodotto. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 12: Diagrammi di Eyring e Arrhenius per NBD2. I grafici sono stati utilizzati per determinare emivive termiche e parametri termodinamici a cinque temperature. Le costanti di velocità furono regolate utilizzando sia le equazioni di Arrhenius che quelle di Eyring. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Figura 13. 1H spettri NMR di NBD2/QC2. a) Spettro NMR di NBD2 in CD2Cl2 con atomi numerati corrispondenti all'assegnazione nella sezione sperimentale. b) Spettri NMR di NBD2 in toluene-d8 e dopo 1 ora di irradiazione con LED da 340 nm che permettono la conversione completa a QC2. I caratteristici picchi NBD sono mostrati in rosa e scompaiono all'irradiazione, mentre i picchi residui del solvente sono evidenziati in giallo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

CategoriaParametroEsempio / Note
EsempioIdentità del fotointerruttoreNBD, BOD, Azobenzene
Concentrazionead esempio, 4,1 × 10-5 M
Solventead esempio, acetonitrile, toluene
LED / IrraggiamentoLunghezza d'ondaLunghezze d'onda disponibili: 280 nm, 310 nm, 340 nm, 365 nm, 410 nm, 455 nm
Corrente operativa / Alimentazione600 mA, 600, 600 mA, 1000 mA, 1200 mA, 1200 mA, rispettivamente.
Flusso di fotoniValore calibrato corrispondente a LED e impostazioni
Intervallo di misuraDi default è 1 secondo per spettro
Spettroscopica / AnalisiLunghezza d'onda di analisiPiù o meno uguale alla lunghezza d'onda del LED utilizzata
Lunghezza d'onda a punto zeroIl punto in cui non c'è più assorbimento (di solito intorno ai 500 nm)
Numero di punti per l'adattamentoDi solito circa 10, a seconda di quanti dati sono disponibili
TemperaturaReazione in avantiDi solito a temperatura ambiente (25 °C)
RitornoDipende molto dalla molecola (ad esempio, 70 °C)
Analisi cineticaSono richieste almeno tre temperature diverse durante la retroconversione
Sistema di flussoPortataDi default è 1 mL/min
Volume di scarico200 μL tra una misurazione e l'altra

Tabella 1: Parametri dipendenti dall'utente. La tabella riassume i parametri iniziali chiave che l'utente deve impostare per la caratterizzazione automatica del fotointerruttore, inclusi concentrazione del campione, solvente, lunghezza d'onda e potenza LED, lunghezza d'onda di misurazione, temperatura, portata e impostazioni software, essenziali per garantire misurazioni fotochimiche riproducibili e accurate.

Lunghezza d'onda dell'irradiazioneNumero di misurazioniValore sperimentale
340 nm70,676 ± 0,028
365 nm20,689 ± 0,022

Tabella 2: Rendimenti quantistici di NBD1/QC1 nel toluene a 25 °C. Le rese quantistiche di NBD1 misurate a due lunghezze d'onda di irradiazione nel toluene a 25 °C. Questa tabella è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY ad accesso aperto. 17

Lunghezza d'onda dell'irradiazioneNumero di misurazioniValore sperimentale
340 nm50,109 ± 0,017

Tabella 3: Rendimenti quantistici di NBD2/QC2 nel toluene a 25 °C (adattamento non corretto). Le rese quantistiche di NBD2 sono state misurate a una lunghezza d'onda di irraggiamento nel toluene a 25 °C.

Lunghezza d'onda dell'irradiazioneNumero di misurazioniValore sperimentaleQuant et al. (2022)
308 nm20,146 ± 0,0070,1443 ± 0,0004

Tabella 4: Resa quantistica della DBO nell'acetonitrile a 20 °C (308 nm). Resa quantistica di BOD misurata a 308 nm di irradiazione, eseguita a 20 °C nell'acetonitrile. Questa tabella è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY ad accesso aperto. 17

Lunghezza d'onda dell'irradiazioneNumero di misurazioniValore sperimentaleLadanyi et al. (2017)
340 nm30,148 ± 0,003
334 miglia nautiche60,155 ± 0,006

Tabella 5: Rendimenti quantistici per la fotoisomerizzazione trans–cis azobenzene. Rese quantistiche per la fotoisomerizzazione da trans-a-cis azobenzene a 340 nm nell'acetonitrile a 25 °C, confrontati con i valori della letteratura misurati in metanolo a 334 nm. Questa tabella è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY ad accesso aperto. 17

ProprietàValore
dimezzavita (25°C)27 giorni
∆H‡115,039935 kJ/mol
∆S‡16,1 J/mol K
∆Sol‡ (25°C)117,974 kJ/mol

Tabella 6: Parametri termodinamici per NBD1. La tabella presenta parametri cinetici e termodinamici chiave per l'isomerizzazione termica di NBD1, inclusa la sua dimezzavita a 25 °C, insieme all'entalpia, entropia e energia libera di Gibbs di attivazione associate, che insieme descrivono la stabilità termica e il comportamento di isomerizzazione del composto. Questa tabella è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY ad accesso aperto. 17

ProprietàValore
dimezzavita (25°C)0,884 giorni
A2.15e+10 1/s
∆H‡82,998240 kJ/mol
∆S‡-56,3 J/mol K
∆Sol‡ (25°C)68,22 kJ/mol

Tabella 7: Parametri termodinamici per NBD2. La tabella presenta parametri cinetici e termodinamici chiave per l'isomerizzazione termica di NBD2, inclusi il suo dimezzavita a 25 °C, il fattore preesponenziale di Arrhenius e l'entalpia, entropia e energia libera di Gibbs associata, che insieme descrivono la stabilità termica e il comportamento di isomerizzazione del composto.

ProprietàValore
dimezzavita (25°C)63 secondi
A7.10e+13 1/s
∆H‡87,824995 kJ/mol
∆S‡12,2 J/mol K
∆Sol‡ (25°C)90,240 kJ/mol

Tabella 8: Parametri termodinamici per la BOD. La tabella presenta parametri cinetici e termodinamici chiave per l'isomerizzazione termica di una BOD, inclusi il suo tempo di dimezzamento a 25 °C, il fattore preesponenziale di Arrhenius e l'entalpia, entropia e energia libera di Gibbs di attivazione associate, che insieme descrivono la stabilità termica e il comportamento di isomerizzazione del composto. Questa tabella è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY ad accesso aperto. 17

ProprietàValore
dimezzavita (25°C)6,796 giorni
A3,99e+10 1/s
∆H‡91,452630 kJ/mol
∆S‡-51,6 J/mol K
∆Sol‡ (25°C)94,347 kJ/mol

Tabella 9: Parametri termodinamici per l'azobenzene. La tabella presenta parametri cinetici e termodinamici chiave per l'isomerizzazione termica di un azobenzene, inclusi il suo dimezzavita a 25 °C, il fattore preesponenziale di Arrhenius e l'entalpia, entropia e energia libera di Gibbs associata, che insieme descrivono la stabilità termica e il comportamento di isomerizzazione del composto. Questa tabella è riprodotta dal riferimento 17 con il permesso della Royal Society of Chemistry, sotto licenza CC-BY ad accesso aperto. 17

Fascicolo supplementare 1: Esperimento di resa quantistica. Il programma di esperimenti di rendimento quantistico è la GUI che permette all'utente di eseguire la reazione di fotoconversione. Uno spettro di riferimento del solvente in uso deve essere realizzato o caricato prima dell'inizio dell'esperimento (per la correzione di base). Lo spettro di assorbimento della molecola può essere monitorato qui nel tempo. Il programma è in grado di riconvertire la molecola allo stato genitore, se necessario, cioè tramite riscaldamento (per un fotointerruttore di tipo T) o con irradiazione a una lunghezza d'onda diversa (per un fotointerruttore di tipo P). Clicca qui per scaricare questo file.

File supplementare 2: Calcolatore di flusso di fotoni. Il programma calcolatore di flusso di fotoni viene utilizzato per calibrare il flusso di fotoni dei LED disponibili. Il flusso di fotoni veniva determinato dalla potenza ottica misurata con un sensore a fotodiodo calibrato e convertito in flusso di fotoni utilizzando la lunghezza d'onda LED. Clicca qui per scaricare questo file.

Fascicolo supplementare 3: Tabella di calibrazione del fotonflux. La tabella di calibrazione del flusso di fotonflussi contiene i dati raccolti dalla calcolatrice del flusso di fotoni. Clicca qui per scaricare questo file.

Fascicolo supplementare 4: Analisi quantistica della resa. Il programma di analisi quantistica della resa consente all'utente di determinare sia la resa quantistica di una reazione sia, in alternativa, il corrispondente flusso di fotoni. Prima di iniziare l'analisi, l'utente deve fornire o la concentrazione della soluzione o il coefficiente di estinzione. Se durante l'esperimento avviene una retroconversione termicamente promossa, si possono anche determinare le costanti di velocità associate; questi valori vengono successivamente utilizzati per calcolare l'emivita della molecola. Clicca qui per scaricare questo file.

Fascicolo supplementare 5: Analisi dell'emivita. Il programma di analisi della vita dimezzata utilizza le costanti di velocità (k) ad almeno tre diverse temperature per generare gli adattamenti di Arrhenius ed Eyring, consentendo l'estrazione dei relativi parametri cinetici e termodinamici. Clicca qui per scaricare questo file.

Discussione

Le caratteristiche fotochimiche e termodinamiche primarie dei fotointerruttori molecolari possono essere determinate in modo affidabile ed efficace utilizzando la piattaforma automatizzata di caratterizzazione fotochimica basata su flusso. Alcuni componenti del flusso di lavoro sono essenziali per ottenere risultati accurati. Il calcolo accurato delle rese quantistiche di fotoisomerizzazione richiede una calibrazione precisa del flusso di fotoniLED 25. Il sensore di potenza deve sempre essere posizionato dopo la cuvetta per due motivi. Innanzitutto, per assicurarsi che vengano misurati solo i fotoni che raggiungono il campione (poiché il fascio di irradiazione LED è spesso più largo della finestra cuvette). In secondo luogo, considerare le perdite da riflessione e assorbimento sulle superfici dellacuvetta 26. Mantenere un controllo costante della temperatura all'interno della camera microfluidica è essenziale perché anche piccole variazioni possono influenzare i tassi di riconversione termica e distorcere le analisi cinetiche. Infine, la gestione automatica dei campioni deve essere accuratamente validata per evitare l'introduzione di bolle d'aria o effetti di diluizione, che possono portare a artefattispettrali 27. Un fotointerruttore NBD precedentemente non riportato, NBD2, è stato valutato utilizzando l'installazione automatizzata, dimostrando la sua conversione fotoindotta in toluene e evidenziando la capacità del sistema di caratterizzare in modo riproducibile fotointerruttori innovativi.

Il design modulare della piattaforma consente modifiche basate sulle esigenze di vari sistemi di photoswitch. Altre sorgenti luminose, incluse lampade UV o diodi laser, possono essere incorporate nel modulo di irradiazione per fotointerruttori che assorbono al di fuori della gamma spettrale dell'array LED. Il framework Python può essere esteso per includere metodi di adattamento globale o deconvoluzione multi-lunghezza d'onda in situazioni in cui le bande di assorbimento sovrapposte rendono più difficile l'analisi spettrale. Assicurarsi che il percorso ottico sia accuratamente allineato per massimizzare il segnale trasmesso, verificare la stabilità dell'uscita LED e mantenere le concentrazioni del campione all'interno del raggio di rilevamento lineare dello spettrometro UV-Vis sono tutti compiti di risoluzione dei problemi di routine. Se le analisi di resa quantistica e cinetica non producono un adattamento affidabile, ciò spesso indica che il modello cinetico scelto è inappropriato (ad esempio, trascurando la riversione termica nei sistemi di tipo BOD) oppure che i dati non sono sufficientemente risolti nel tempo, cosa che può essere migliorata aumentando la frequenza delle misurazionispettrali a 28.

Ci sono ancora alcuni limiti e restrizioni, anche se la piattaforma migliora notevolmente la riproducibilità e la produttività. Senza alterazioni, la configurazione attuale non è applicabile a fotointerruttori a stato solido, eterogenei o legati a membrana, poiché richiede campioni liquidi omogenei. Una forte sovrapposizione spettrale tra il prodotto genitore e il fotoprodotto riduce l'accuratezza della deconvoluzione spettrale e può introdurre imprecisione nel calcolo della resa quantistica ad alteconversioni 29. Inoltre, attualmente il tempo minimo tra misurazioni spettrali successive è di 1 s, anche se tempi di integrazione più brevi possono essere raggiungibili a seconda delle impostazionidello spettrometro 30. I metodi tradizionali per caratterizzare i fotointerruttori sono spesso basati su batch e prevedono l'irradiazione manuale dei campioni in cuvette prima di trasferirli agli spettrometri. Queste procedure aggiungono variabilità dipendente dall'utente, consumano quantità maggiori di campione e hanno una portata limitata. D'altra parte, il metodo presentato integra monitoraggio, analisi e irradiazione in un'unica pipeline automatizzata. Le variazioni di concentrazione e gli errori di gestione vengono ridotti ottenendo spettri in situ e contenendo campioni su scala di microlitri in un ambiente microfluidico a temperatura controllata. Questo approccio si differenzia dalle tecniche convenzionali e segmentate in quanto può condurre automaticamente studi di Eyring e Arrhenius a varie temperature in un unico flusso di lavoro. Le rese quantistiche e gli emi-vivi termici per NBD, BOD e azobenzene corrispondono strettamente ai valori osservati nella letteratura, dimostrando che l'automazione aumenta efficienza e ripetibilità senza sacrificare laprecisione 15.

Questa piattaforma consente applicazioni ampie e interdisciplinari fornendo una caratterizzazione rapida e standardizzata dei sistemi di fotocommutatori. Progettare fotointerruttori con dinamiche on/off prevedibili in contesti biologici richiede misurazioni accurate della resa quantistica e dell'emivita, fondamentali nellafotofarmacologia 31. Una valutazione accurata dell'efficienza della fotoisomerizzazione e della stabilità di stoccaggio nei combustibili solari termici accelera lo screening delle potenziali molecole per un utile stoccaggio di energia32. La tecnica facilita il confronto rapido di potenziali candidati per l'attuazione o l'archiviazione dati guidati dalla luce nella scienza dei materiali, dove i fotointerruttori sono integrati nei polimeri e nei rivestimentiresponsivi 33. Oltre a usi specifici, la capacità di produrre grandi dataset standardizzati rende possibile utilizzare tecniche di machine learning per dirigere la progettazione e l'ottimizzazionemolecolare 34.

La piattaforma di caratterizzazione automatizzata, in sintesi, crea un flusso di lavoro automatizzato che consente l'analisi sequenziale di più campioni di fotoswitch con un minimo intervento manuale. Sebbene il design modulare faciliti la risoluzione dei problemi e l'adattabilità a varie classi di fotointerruttori, le fasi cruciali includono una calibrazione meticolosa del flusso di fotoni e un rigoroso controllo della temperatura35. L'approccio rappresenta un progresso significativo rispetto ai metodi convenzionali basati su batch, nonostante sia limitato da problemi di sovrapposizione dello spettro e omogeneità del campione. Questo flusso di lavoro integrato è importante, perché consente una valutazione sistematica dei fotointerruttori molecolari integrando irradiazione, monitoraggio e modellazione cinetica in un unico flusso di lavoro. Questo flusso di lavoro automatizzato fornisce un quadro scalabile per accelerare la scoperta e la caratterizzazione di fotointerruttori molecolari funzionali in più campi di ricerca come l'accumulo di energia solare, i materiali intelligenti e i sistemi biologici guidati dalla luce, poiché può accelerare la scoperta richiedendo una minore partecipazionedegli utenti 36.

Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Gli autori riconoscono con gratitudine il sostegno finanziario del Programma Horizon 2020 della Commissione Europea (Grant n. 951801 MOST), del Programma Eccellente Scientifico del Consiglio Europeo della Ricerca (Grant n. 101002131 PhoTherm) e della Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Research Unit FOR5499 Molekulares Management von Sonnenenergie – Chemie von MOST – Progetto numero 496207555, inclusa la parte del progetto D-Dev: Esplorare dispositivi MOST for/in. Ringraziamo inoltre la Universitat Politecnica de Catalunya per l'accesso agli strumenti analitici e alle infrastrutture.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Cuvetta di flussoCellule Starna583.4.2F-Q-10/Z15All'interno del portacuvette
Array LEDThorlabsM280F5, M310F1, M340F4, M365FP1,Accoppiato a fibra; Fornisce irradiazione controllata
M405F3, M430F1, M455F3
Fotodiodo Sensore di potenzaThorlabsS120VCPer la misurazione del flusso di fotoni
Computer portatile con software installatoPer l'acquisizione, l'archiviazione e l'analisi dei dati
Interfaccia per contatore di potenza e energia (USB)ThorlabsPM100USBCollega il sensore al computer per il trasferimento dei dati
PompaVapourtecSF10 -
Supporto per campioniDesign interno e stampa 3D--
SpettrometroAvantesAvaSpec-ULS2048CL-EVO-
Siringhe e tubiIDEXTubo ETFE interno da 0,7 mmCompatibile con il sistema di pompa microfluido
Portacuvette a temperatura controllataQuantum NorthwestqPod 3e-
Lampada UVAvantesAvaLight-D(H)-S-
ValvolaKnauerAVQ63AFUnificatore di valvole AWA01XA

Riferimenti

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