Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Przewodnik techniczny dotyczący wykonywania pomiarów spektroskopowych na strukturach metaloorganicznych

3.4K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/65072

⸱

28 kwietnia 2023

 , 
1Department of Chemistry, Virginia Polytechnic and State Institute

W tym artykule

Podsumowanie

Tutaj używamy stabilizatora polimerowego do przygotowania zawiesin struktur metaloorganicznych (MOF), które wykazują znacznie zmniejszone rozproszenie w swoich widmach absorpcji w stanie podstawowym i przejściowym. W przypadku tych zawieszeń MOF, protokół zawiera różne wytyczne do spektroskopowego charakteryzowania MOF w celu uzyskania danych możliwych do interpretacji.

Streszczenie

Struktury metaloorganiczne (MOF) oferują unikalną platformę do zrozumienia procesów sterowanych światłem w materiałach półprzewodnikowych, ze względu na ich wysoką zdolność do strukturalnego przestrajania. Jednak postęp fotochemii opartej na MOF został zahamowany przez trudności w spektralnym scharakteryzowaniu tych materiałów. Biorąc pod uwagę, że MOF są zazwyczaj większe niż 100 nm, są podatne na nadmierne rozpraszanie światła, co sprawia, że dane z cennych narzędzi analitycznych, takich jak absorpcja przejściowa i spektroskopia emisyjna, są prawie niemożliwe do zinterpretowania. Aby uzyskać znaczący wgląd w procesy fotochemiczne i fizyczne oparte na MOF, należy zwrócić szczególną uwagę na prawidłowe przygotowanie MOF do pomiarów spektroskopowych, a także konfiguracji eksperymentalnych, które zbierają dane o wyższej jakości. Mając na uwadze powyższe rozważania, niniejszy przewodnik przedstawia ogólne podejście i zestaw wytycznych dotyczących badań spektroskopowych MOF-ów. Przewodnik porusza następujące kluczowe tematy: (1) metody przygotowania próbek, (2) techniki/pomiary spektroskopowe za pomocą MOF, (3) konfiguracje eksperymentalne, (3) eksperymenty kontrolne oraz (4) charakterystyka stabilności po przebiegu. Dzięki odpowiedniemu przygotowaniu próbki i podejściu, pionierskie postępy w kierunku podstawowego zrozumienia oddziaływań światło-MOF są znacznie bardziej osiągalne.

Wprowadzenie

Struktury metaloorganiczne (MOF) składają się z węzłów tlenku metalu połączonych cząsteczkami organicznymi, które tworzą hierarchiczne porowate struktury, gdy ich części składowe reagują ze sobą w warunkach solwotermicznych1. Trwale porowate MOF zostały po raz pierwszy zgłoszone na początku 2000 roku i od tego czasu rozwijająca się dziedzina rozszerzyła się, obejmując szeroki zakres zastosowań, biorąc pod uwagę unikalną możliwość przestrajania ich komponentów strukturalnych2,3,4,5,6,7. Wraz z rozwojem dziedziny MOF było kilku badaczy, którzy włączyli materiały fotoaktywne do węzłów, ligandów i porów MOF, aby wykorzystać ich potencjał w procesach sterowanych światłem, takich jak fotokataliza8,9,10,11, upconversion12,13,14,15,16, oraz photoelectrochemistry17,18. Kilka procesów MOF sterowanych światłem obraca się wokół transferu energii i elektronów między donorami i akceptorami17,19,20,21,22,23,24,25. Dwie najpowszechniejsze techniki stosowane do badania energii i transferu elektronów w układach molekularnych to spektroskopia absorpcyjna emisji i absorpcji przejściowej26,27.

Wiele badań nad MOF skupiało się na charakterystyce emisji, biorąc pod uwagę względną łatwość w przygotowywaniu próbek, wykonywaniu pomiarów i (stosunkowo) prostej analizie19,22,23,24,28. Transfer energii zazwyczaj objawia się utratą intensywności emisji i czasu życia dawcy oraz wzrostem intensywności emisji akceptora załadowanego do szkieletu MOF19,23,28. Dowód na przeniesienie ładunku w MOF objawia się spadkiem emisyjności, wydajności kwantowej i żywotności chromoforu w klasie MOF29,30. Chociaż spektroskopia emisyjna jest potężnym narzędziem w analizie MOF, zajmuje się tylko częścią informacji niezbędnych do przedstawienia pełnego mechanistycznego zrozumienia fotochemii MOF. Spektroskopia absorpcji stanów przejściowych może nie tylko potwierdzić istnienie transferu energii i ładunku, ale metoda może również wykrywać sygnatury spektralne związane z zachowaniami nieemisyjnych stanów wzbudzonych singletów i trypletów, co czyni ją jednym z najbardziej wszechstronnych narzędzi do charakteryzacji31,32,33.

Głównym powodem, dla którego bardziej zaawansowane techniki charakteryzacji, takie jak spektroskopia absorpcji przejściowej, są rzadko stosowane w odniesieniu do MOF-ów, jest trudność w przygotowaniu próbek z minimalnym rozproszeniem, zwłaszcza z zawiesinami34. W nielicznych badaniach, w których z powodzeniem przeprowadzono absorpcję przejściową na MOF, MOF mają rozmiar <500 nm, z pewnymi wyjątkami, podkreślając znaczenie zmniejszenia rozmiaru cząstek w celu zminimalizowania rozproszenia15,21,25,35,36,37. Inne badania wykorzystują cienkie warstwy MOF17 lub SURMOFs38,39,40, aby obejść problem z rozproszeniem; Jednak z punktu widzenia możliwości zastosowania ich zastosowanie jest dość ograniczone. Dodatkowo, niektóre grupy badawcze zajęły się wytwarzaniem folii polimerowych MOF z Nafionem lub polistyrenem34, przy czym te pierwsze budzą pewne obawy co do stabilności, biorąc pod uwagę wysoce kwaśne grupy sulfonianowe na Nafion. Czerpiąc inspirację z przygotowania koloidalnych zawiesin półprzewodnikowych41,42, odnieśliśmy wielki sukces, wykorzystując polimery do wspomagania zawieszania i stabilizacji cząstek MOF do pomiarów spektroskopowych11. W niniejszej pracy ustalamy szeroko stosowane wytyczne, których należy przestrzegać, jeśli chodzi o przygotowanie zawiesin MOF i scharakteryzowanie ich za pomocą technik spektroskopii emisyjnej, nanosekundowej (ns) i ultraszybkiej (uf) absorpcji przejściowej (TA).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Przygotowanie zawiesin MOF z użyciem stabilizatora polimerowego

  1. Odważ 50 mg poli(glikolu etylenowego) z dwiema końcowymi grupami aminowymi (PNH2, Mn ~1,500) (patrz Tabela materiałów) i przenieś do fiolki o pojemności jednego drama (Tabela materiałów). Odważ 1-5 mg PCN-222(fb) (patrz protokół syntezy11) i umieść w tej samej fiolce co PNH2.
    UWAGA: Aby uzyskać jak najlepsze zawiesiny MOF, warunki syntezy wymagane do wytworzenia cząstek MOF muszą gwarantować rozmiar cząstek na poziomie 1 µm lub mniej.
  2. Dobierz odpowiedni rozpuszczalnik (jeśli nie jest to woda, należy użyć rozpuszczalnika bezwodnego, takiego jak dimetyloformamid [DMF] lub acetonitryl [ACN]; patrz Tabela materiałów) do zawieszenia MOF, upewniając się, że okno przejścia rozpuszczalnika jest wystarczająco szerokie, aby sam rozpuszczalnik nie ulegał wzbudzeniu przy wybranej długości fali. Przenieś 1-3 mL rozpuszczalnika do fiolki za pomocą autopipety wyposażonej w odpowiedni końcówkę pipetową.
    UWAGA: Powszechnie stosowane rozpuszczalniki wymienione powyżej mają szerokie okna przejścia – CH3CN: granica odcięcia wysokich energii przy 200 nm; DMF: granica odcięcia przy 270 nm. Rozpuszczalniki o wyższych współczynnikach refrakcji (1,4-1,5), takie jak DMF, DMSO i toluen, mogą być stosowane w celu zminimalizowania rozproszenia światła dzięki ściślejszemu dopasowaniu do współczynnika refrakcji szkła kwarcowego (ok. 1,46-1,55), co ogranicza uginanie światła w niepożądanych kierunkach podczas przechodzenia przez kuwetę.
  3. Używając sonikatora z końcówką (patrz Tabela materiałów), poddaj zawartość fiolki sonikacji przez 2-5 min przy amplitudzie 20%-30% (tj. dystansie, na którym końcówka sonikatora porusza się wzdłużnie, zazwyczaj ~60 µm dla sondy o średnicy 3 mm przy amplitudzie 30%) w cyklach 2 s włączony i 2 s wyłączony. Procedura ta służy do rozbijania agregatów MOF i pomaga w powlekaniu cząstek MOF polimerem. Przed zakończeniem procesu sonikacji upewnij się, że zawiesina MOF jest dobrze rozproszona i homogeniczna.
    UWAGA: Czas sonikacji różni się w zależności od tego, jak dobrze dany MOF ulega rozproszeniu.
  4. Otwórz nową plastikową strzykawkę 10 mL (Tabela materiałów) i pobierz do niej zawiesinę. Usuń igłę strzykawki i zastąp ją filtrem strzykawkowym z membraną z politetrafluoroetylenu (PTFE) o rozmiarze oczek 200 nm (Tabela materiałów). Przepuść zawiesinę przez filtr strzykawkowy do nowej, czystej fiolki. Otrzymana zawiesina jest gotowa do pomiarów spektroskopii przejściowej absorpcji.
    ​UWAGA: Biorąc pod uwagę, że średnie rozmiary cząstek niektórych MOF przekraczają 200 nm, wybór odpowiedniego rozmiaru filtra pozostaje do uznania użytkownika.

2. Przygotowanie filtrowanych zawiesin MOF do pomiarów nanosekundowej absorpcji przejściowej (nsTA)

  1. Wykorzystując przefiltrowaną zawiesinę MOF otrzymaną w sekcji 1, należy wyznaczyć widmo absorpcji zawiesiny (Tabela Materiałów). Przepłukać trzy do pięciu razy rozpuszczalnikiem kuwetę (długość drogi optycznej 1 cm), która umożliwia uszczelnienie i odpowietrzanie (Tabela Materiałów), a następnie napełnić ją 3 mL DMF.
  2. Za pomocą spektrofotometru absorpcyjnego wybrać zakres długości fali do pomiaru rozpuszczalnika i zawiesiny. Zmierzyć ślepe widmo ultrafiolet-widzialne (UV-Vis) rozpuszczalnika w kuwecie i ustawić je jako skan tła, który zostanie odjęty od skanów próbek. Opróżnić kuwetę z rozpuszczalnika i przenieść zawiesinę MOF do kuwety.
    UWAGA: Widmo absorpcji elektronowej stabilizatora PNH2 (Symbol długości fali absorpcji (λ<sub>max</sub>), powszechnie stosowany w badaniach spektroskopowych. ~250 nm) posiada słaby ogon absorpcyjny utrzymujący się do 450 nm, z absorbancją ~0,01 przy 450 nm dla stężenia początkowego.
  3. Zmierzyć widmo absorpcji początkowej zawiesiny MOF, biorąc pod uwagę pożądaną długość fali niezbędną do wzbudzenia próbki MOF. Jeśli zawiesina MOF ma absorbancję lub gęstość optyczną (OD) >1 przy pożądanej długości fali wzbudzenia, należy rozcieńczyć ją rozpuszczalnikiem i mierzyć widmo absorbancji aż do uzyskania OD ≤1 przy długości fali wzbudzenia.
    ​UWAGA: W przypadku pomiarów przejściowej absorpcji pod wąskim kątem należy powtórzyć pomiary absorpcji, aby uzyskać odpowiednią OD przy długości fali wzbudzenia, używając kuwety 2 mm (Tabela Materiałów). Dla nanosekundowych pomiarów przejściowej absorpcji MOF-ów, w celu zachowania zgodności z prawem Beer-a, wymagana jest absorbancja lub OD w zakresie 0,1-1 przy długości fali wzbudzenia. Wymagana OD obejmuje szeroki zakres, ponieważ niektóre próbki silnie absorbują w różnych obszarach. Doskonałym przykładem są porfiryny. Porfiryny posiadają silne i wąskie przejście pasma Soreta między 400-450 nm, podczas gdy ich przejścia pasma Q między 500-800 nm są dość słabe. Gdyby chcieć wzbudzić próbkę przy jednym z pasm Q, przygotowanie roztworu o OD ~0,5 przy jednym z pasm Q skutkowałoby absorbancją pasma Soreta >3, a detektor absorpcji przejściowej nie byłby w stanie ilościowo przetworzyć zmian w tym obszarze. Ostatecznie decyzja o wyborze odpowiedniej długości fali wzbudzenia i amplitudy absorbancji, która umożliwia pomiary ilościowe w pożądanym oknie spektralnym, należy do użytkownika.

3. Przepłukiwanie zawiesiny MOF

  1. Dostosowując zawiesinę MOF tak, aby uzyskać pożądane widmo absorbancji do pomiarów TA, umieść mieszadło magnetyczne 2 mm x 8 mm (Tabela materiałów) w kuwecie i uszczelnij otwór wlotowy kuwety gumową septą.
  2. Weź plastikową strzykawkę 1 mL (Tabela materiałów), odetnij połowę jej korpusu nożyczkami i zachowaj część strzykawki, do której można przymocować igły.
  3. Podłączywszy jeden koniec elastycznego wężyka do butli z Ar lub N2 (Tabela materiałów), wsuń odciętą część strzykawki w drugi koniec wężyka końcem przeznaczonym do igieł na zewnątrz.
  4. Owiń trzonek wystającej części strzykawki parafilmem (Tabela materiałów>, aby stworzyć uszczelnienie między wężykiem a strzykawką. Jeśli dostępna jest opaska zaciskowa, można jej użyć zamiast parafilmu do uszczelnienia strzykawki i wężyka do przedmuchu.
  5. Przymocuj długą igłę do przedmuchu (3 in, 25 G) (Tabela materiałów) do końcówki strzykawki i wprowadź igłę przez uszczelnioną septę kuwety do zawiesiny. Weź igłę ze strzykawki 1 mL (krok 3.2) i wprowadź ją do kuwety. Włącz przepływ Ar lub N2 i przedmuchuj zawiesinę przez 45 min-1 h.
    UWAGA: W przypadku rozpuszczalników o temperaturze wrzenia <100 °C często stosuje się technikę tzw. „podwójnego przedmuchu”. Aby zastosować tę technikę, uszczelnioną kolbę z rozpuszczalnikiem przedmuchuje się za pomocą igły wlotowej, wprowadzając jeden koniec kaniuli do przestrzeni nad rozpuszczalnikiem w kolbie, a drugi koniec kaniuli do zawiesiny w kuwecie. Igłę wylotową wprowadza się do przestrzeni nad zawiesiną w kuwecie. Przedmuchiwanie w ten sposób minimalizuje straty rozpuszczalnika wskutek odparowania w czasie.
  6. Po zakończeniu przedmuchu wyjmij igły i owiń septę kuwety czterema lub pięcioma 2-calowymi paskami parafilmu (Tabela materiałów). Zmierz widmo absorpcyjne próbki, aby upewnić się, że jest zgodne ze standardami określonymi w sekcji 2. Próbka jest teraz gotowa do pomiarów absorpcji przejściowej.

4. Prostopadły układ nanosekundowej absorpcji przejściowej z pompą i sondą (nsTA)

  1. Włącz system laserowy oraz spektrometr nsTA (Tabela materiałów; Rycina 1). Dostosuj moc wyjściową lasera do poziomu na tyle niskiego, aby umieszczenie białej wizytówki na drodze wiązki pozwalało na wyraźne dostrzeżenie plamki laserowej, ale nie na tyle wysokiego, by oślepiała.
  2. Otwórz zarówno mechaniczną migawkę lasera, jak i migawkę wiązki sondującej, tak aby obie znajdowały się na drodze uchwytu próbki.
  3. Dostosuj pionową i poziomą pozycję wiązki lasera (Rycina 1, P3) tak, aby trafiała w środek uchwytu kuwety z próbką (Rycina 1, SC1), w którym zostanie umieszczona próbka. Do potwierdzenia pozycji użyj wizytówki. Umieść filtr neutralny (ND) (OD 2; Tabela materiałów) na drodze wiązki sondującej.
    UWAGA: Wszystkie lustra i pryzmaty w opisanym tutaj systemie nsTA są zamontowane na uchwytach kinematycznych (Tabela materiałów), a pozycje wiązek reguluje się, ręcznie obracając pokrętłami pionowymi i poziomymi na uchwytach. Aby ułatwić ustawianie, wewnątrz pustej kuwety w SC1 można umieścić dłuższą, białą kartkę o szerokości 1 cm.
  4. Umieść wyciętą wizytówkę (szerokość ~1,5 cm) w uchwycie próbki (lub przytrzymaj ją w uchwycie) i ustaw ją pod kątem w uchwycie próbki tak, aby zarówno wiązka lasera, jak i wiązka sondująca padały na tę samą stronę wizytówki. Precyzyjnie dostosuj pionową pozycję wiązki lasera (P3), aby uzyskać najlepsze nakładanie się na najbardziej intensywną część wiązki sondującej.
  5. Zamknij migawki, usuń filtr ND i umieść próbkę w komorze z próbką wraz z mieszadłem magnetycznym (Tabela materiałów). Można teraz przystąpić do pomiarów TA.
  6. System i oprogramowanie wykorzystane w tej pracy są wymienione w Tabeli materiałów. W pakiecie oprogramowania znajdują się pola wyboru zatytułowane Spectral Absorption (Absorpcja spektralna) oraz Kinetic Absorption (Absorpcja kinetyczna), służące odpowiednio do pomiaru widm TA i kinetyki absorpcji. Wybierz przycisk Spectral Absorption, a następnie tryb Setup.
  7. Ustaw czas zero impulsu laserowego w oknie konfiguracji oprogramowania, dostosowując czas wejściowy w przyrostach +0,010 µs (np. -0,020 µs, -0,010 µs, 0,000 µs, 0,010 µs itd.), aż impuls laserowy przestanie być widoczny w widmie wiązki sondującej.
  8. Po ustawieniu czasu zero zoptymalizuj w oknie konfiguracji ilość światła trafiającego do detektora CCD (charge-coupled device), dostosowując szerokość pasma, wzmocnienie i szerokość bramki, aby osiągnąć wystarczająco wysokie zliczenia dla uzyskania odpowiedniego sygnału bez nasycania detektora.
    UWAGA: Pozostawiamy ten proces użytkownikowi, ponieważ detektory różnią się w zależności od systemu.
  9. Aby zebrać widmo TA, kliknij przycisk Multiple w zakładce Spectral Absorption. Upewnij się, że ustawienia z okna konfiguracji są widoczne w tym oknie. Jeśli próbka emituje światło, przejdź do zakładki Backgrounds i kliknij przycisk Subtract Fluorescence Background. Dla wstępnego skanowania ustaw liczbę uśrednień na 4, aby upewnić się, że uzyskano wysokiej jakości wstępne widmo TA. Jeśli uzyskano zadowalające widmo TA, wykonaj kolejne z większą liczbą uśrednień.
  10. Aby zmapować widmo TA dla różnych opóźnień czasowych po czasie zero, wybierz przycisk Map w zakładce Spectral Absorption. Upewnij się, że parametry konfiguracji w tej zakładce nie uległy zmianie. Wprowadź żądane interwały czasowe dla mapowania, kliknij Apply, a następnie Start, aby zmapować widma.
  11. Aby uzyskać kinetykę absorpcji dla wybranych długości fal, kliknij przycisk Kinetic Absorption w oprogramowaniu, a następnie przycisk Setup w menu rozwijanym. Wprowadź interesującą długość fali w zakładce Controller w oknie konfiguracji i dostosuj szerokość pasma do odpowiedniego poziomu. Zazwyczaj szerokość pasma 1 nm jest dobrym punktem wyjścia.
  12. W zakładce Oscilloscope dostosuj okno czasowe detektora z fotopowielaczem (PMT) tak, aby było wystarczająco długie, by zobaczyć cały przebieg kinetyczny – od momentu przed wzbudzeniem laserowym aż do pełnego zaniku sygnału do poziomu linii bazowej. Typowym punktem wyjścia jest okno 4 000 ns. Dostosuj zakres napięcia PMT do odpowiedniego poziomu, tak aby cały przebieg TA był widoczny na osi sygnału. Zakres napięcia 160 mV jest rozsądny na rozpoczęcie pomiarów. Kliknij Apply, a następnie Start. Jeśli sygnał jest zbyt niski, a okno czasowe zbyt krótkie lub zbyt długie, kliknij Stop i dostosuj szerokość pasma oraz okno czasowe do odpowiednich poziomów, dbając o to, by nie ustawić zbyt szerokiego pasma, co mogłoby nasycić lub uszkodzić detektor.
  13. Po prawidłowym ustawieniu przebiegu kinetycznego zamknij okno Setup i otwórz okno Multiple z menu rozwijanego po kliknięciu przycisku Kinetic Absorption. Sprawdź, czy parametry z okna Setup są takie same w oknie Multiple. Ustaw żądaną liczbę pomiarów (strzałów lasera). Zazwyczaj 20 pomiarów jest wystarczających dla obszarów widma TA o wysokim sygnale. Jeśli próbka emituje światło o długości fali sondującej, upewnij się, że zaznaczono przycisk Subtract Fluorescence Background w zakładce Backgrounds. Kliknij Apply, a następnie Start, aby zebrać kinetykę TA.
    UWAGA: Czasami wykonanie większej liczby strzałów (>40) przesuwa linię bazową zaniku, w górę lub w dół, z powodu interferencji rozproszenia wiązki sondującej/laserowej. Jeśli występuje ten problem, wykonaj mniejszą liczbę strzałów (~10-20) i powtórz pomiar wielokrotnie, aby zebrać kilka zestawów danych, które następnie można uśrednić.
  14. Po zakończeniu pomiarów TA zmierz widmo absorpcji MOF, aby upewnić się, że degradacja była minimalna.

5. Układ nsTA o wąskim kącie

  1. W niektórych przypadkach, przy zastosowaniu prostopadłych układów pompa-sonda, sygnał otrzymywany z zawiesiny MOF jest dość słaby (<10 ΔmOD) i nadal podlega fluktuacjom wynikającym z rozpraszania ze względu na pobudzanie dużej objętości próbki. Aby pomóc zminimalizować fluktuacje sygnału i wzmocnić sygnał, w układach nsTA można zastosować konfiguracje ultraszybkiej absorpcji przejściowej z wąskokątną orientacją wiązki pompy i próby oraz mniejszą długością drogi optycznej (Rycina 2).
  2. W zależności od konfiguracji komory z próbką można skupić i skierować wiązkę wzbudzenia w taki sposób, aby wiązki pompowa i badawcza przecinały się pod kątem <45°, a tym samym zapewniają większą zakładkę. Należy to wykonać za pomocą optyki skupiającej (Rysunek 2, soczewkę wklesłą [CCL] i soczewkę wypukłą [CVL]) oraz lustra kinematyczne (Rycina 2, MM1-3). Włącz system laserowy/spektrometr i powtórz kroki 4.2 oraz 4.3.
    UWAGA: Chociaż zastosowanie soczewek wklęsłych/wypukłych jest idealne do ogniskowania optyki, w celu zwężenia wiuki można zamiast tych komponentów użyć przysłony optycznej. Zwężenie wiuki w ten sposób można skompensować poprzez zwiększenie mocy; jednak przy pracy z długościami fal poniżej 400 nm degradacja i wybielanie przysłony są dość powszechne. Niektóre spektrometry TA nie posiadają płyt optycznych umożliwiających montaż optyki w komorze próbkowania. Spektrometr użyty w tym przypadku nie posiada płyt optycznych, dlatego w komorze próbkowania nawiercono otwory i wykonano w nich gwinty, aby zainstalować optykę (Rycina 2, MM1-3). Jeśli spektrometr jest nadal na gwarancji, należy skontaktować się z zespołem wsparcia producenta, aby sprawdzić, czy taka konfiguracja jest możliwa do zrealizowania.
  3. Aby zmniejszyć rozmiar plamki wiązki uderzającej w kuwetę o szerokości 2 mm (Tabela materiałów), skonfiguruj teleskop Galileusza z soczewką wklęsłą (Tabela materiałów, CCL1) uderza najpierw w laser, a następnie w soczewkę wypukłą (Tabela materiałów, CVL1), uderzając laserem po raz drugi. Należy upewnić się, że odległość między dwiema soczewkami odpowiada w przybliżeniu różnicy między ich ogniskowymi.
    UWAGA: Lasery Spectra-Physics Quanta Ray wykorzystane w tych pomiarach mają rozmiar plamki wynoszący 1 cm. Rozmiar plamki został zmniejszony dwukrotnie dzięki zastosowaniu układu teleskopu Galileusza. W przypadku laserów generujących moc rzędu megawatów należy stosować wyłącznie teleskopy Galileusza. Teleskop Keplera (dwie soczewki wypukłe) powoduje powstanie plazmy między soczewkami nawet przy umiarkowanych mocach (~10 mW).
  4. Otwórz migawki laserowe oraz migawki wiązki badawczej. Zastąp pierwsze lustro migawki (SM1) lustrem SM2 i umieść kartkę papieru w uchwycie zaciskowym SM2 w taki sposób, aby była ona skierowana prosto w stronę wiązki badawczej. Następnie ustaw serię minilusterek (MM1-3), mniej więcej tak, jak przedstawiono na Rysunek 2Kieruj padającą wiązkę laserową, regulując pokrętła uchwytu kinematycznego P3, tak aby trafiła ona mniej więcej w środek zwierciadła MM1. Aby zminimalizować rozszerzenie wiązki laserowej pomiędzy zwierciadłami, umieść zwierciadło MM2 przed zwierciadłem MM1, aby zmniejszyć kąt odbicia pomiędzy oboma zwierciadłami (Rysunek 2).
    UWAGA: W przypadku ustawiania wiązki laserowej powszechną praktyką jest regulacja lustra/pryzmatu znajdującego się jedno lustro przed docelowym punktem (np. regulacja P2 w celu precyzyjnego trafienia w MM1). Jednakże element P2 w omawianych tutaj eksperymentach jest stacjonarną optyką prowadzącą wiązkę i nie powinien być regulowany. Jeśli istnieje taka możliwość, ustawianie powinno być przeprowadzane za pomocą komponentu optycznego oddalonego o jedno lustro od optyki docelowej.
  5. Gdy wiązka trafia w przybliżeniu w środek lustra MM1, należy obrócić MM1 tak, aby odbita wiązka lasera trafiała w środek lustra MM2. Gdy wiązka trafia w przybliżeniu w środek MM2, należy obrócić MM2 tak, aby odbita wiązka lasera trafiała w środek lustra MM3. Gdy wiązka trafia w przybliżeniu w środek MM3, należy obrócić MM3 tak, aby odbita wiązka lasera trafiała w kartę wyrównawczą w tym samym miejscu, co wiązka sondy.
  6. Dokonaj precyzyjnej regulacji położenia wiązki laserowej na każdym z luster oraz na karcie z notatkami, używając pokręteł pionowych i poziomych na lustrach. Upewnij się, że wiązka nie ulega znacznemu lub wcale nie ulega przycinaniu na całej swojej drodze.
  7. Powtórz kroki 5.5 i 5.6, używając kuwety o szerokości 2 mm ze szlifem wewnętrznym 14/20 (SC2) i gumowym septem 14/20 (Tabela materiałów). Umieść próbkę w zaciskowym uchwycie do próbek (SM2) tak, aby była skierowana całkowicie w stronę drogi wiązki sondy. Precyzyjnie ustaw pozycje wiązki lasera na każdym zwierciadle oraz na SM2, korzystając z pokręteł regulacji pionowej i poziomej znajdujących się na zwierciadłach.
    UWAGA: Aby ułatwić przełączanie się między prostopadłą a wąskokątną konfiguracją TA, w miejsce zwykłego uchwytu kinematycznego dla MM1 można zastosować obrotowy lub magnetyczny uchwyt kinematyczny do luster, aby uniknąć konieczności ponownego ustawiania optyki. Położenie MM2 i MM3 nie powinno wpływać na padające wiązki pompowania lub sondowania w konfiguracji prostopadłej.
  8. Przy użyciu mieszadła niskoprofilowego (Tabela materiałów), umiarkowanie wymieszać próbkę i przeprowadzić pomiary TA. Powtórzyć kroki 4.6–4.14.
    UWAGA: W przypadku laserów o częstotliwości 1-20 Hz często można zastosować niższą moc (~1 mJ/impuls).

6. Ultraszybkie pomiary absorpcji przejściowej (ufTA)

  1. Ustawianie wiązek pompującej i sondującej w celu uzyskania maksymalnego nakładania się
    1. Procedura przygotowania zawiesiny MOF opisana w sekcji 1 pozostaje bez zmian. Pomiary absorpcji przed TA (sekcja 2) pozostają bez zmian, z wyjątkiem zastosowania SC2 zamiast SC1 (Tabela materiałów). W razie potrzeby proces płukania również nie ulega zmianie.
    2. Aby ustawić wiązki pompowania i badania dla pomiarów ufTA, należy rozpocząć od przygotowania roztworu dobrze znanego chromoforu [np. Ru(bpy)32+w kuwecie o drodze optycznej 2 mm, przy gęstości optycznej (OD) w zakresie 0,5–1 na długości fali wzbudzenia. Nie ma potrzeby odgazowywania próbki.
      UWAGA: Należy wybrać standardową próbkę wykazującą widmo TA w tym samym zakresie długości fali, co próbka MOF. Często w roli standardu można wykorzystać łącznik MOF.
    3. Włącz ultraszybkie laserowe źródło pompy oraz spektrometr (Rysunek 3). Uruchom oprogramowanie wzmacniacza parametrycznego (jeśli jest dostępne) i ustaw pożądaną długość fali wzbudzenia. Uruchom oprogramowanie spektrometru ufTA i wybierz okno sondy (UV-widzialne, widzialne lub bliskiej podczerwieni [bliskie IR]).
      UWAGA: Należy upewnić się, że zespół opóźnienia optycznego jest wyrównany dla krótkich i długich opóźnień czasowych. W zależności od systemu wykonuje się to ręcznie lub za pomocą oprogramowania spektrometru. Większość systemów komercyjnych posiada w oprogramowaniu opcję „Align Delay Stage” (Wyrównaj zespół opóźnienia), którą można kliknąć w celu jego wyrównania.
      UWAGA: Jeśli to możliwe, należy wyłączyć światło lub zminimalizować zakłócenia świetlne podczas obserwacji wiązki pompowania i wiązki sondy.
    4. Umieść standardową kuwetę w uchwycie na próbkę w linii z wiązką sondy. Dostosuj moc źródła pompy za pomocą koła filtrów ND (Rycina 3, ufND) w celu ewentualnego sprawdzenia wiązki pompy. Umieść białą kartkę papieru przy ściance kuwety skierowanej w stronę wiązki pompy i wiązki sondy.
    5. Ustaw plamkę wiązki pompującej na karcie notatnika za pomocą pokręteł uchwytu kinematycznego w taki sposób, aby znajdowała się ona na tej samej wysokości pionowej co wiązka sondująca, a następnie przesuń wiązkę pompującą w poziomie tak, aby znajdowała się w odległości 1–2 mm od wiązki sondującej. Po usunięciu karty notatnika precyzyjnie dostrój położenie pionowe i poziome wiązki pompującej, aby uzyskać najwyższy sygnał widmowy TA.
    6. Ustaw ostrość (Rycina 3, TS) wiązki pompującej, tak aby osiągnęła ona najmniejszą średnicę plamki w punkcie uderzenia w standardową kuwetę z próbką. Ogniskowanie znajduje się w najmniejszym punkcie w momencie uzyskania maksymalnego sygnału. Po uzyskaniu najwyższego sygnału widmowego wiązki pompująca i sondująca są zoptymalnie wyrównane.
      UWAGA: Komercyjne systemy ufTA (Tabela materiałów) zazwyczaj posiadają Podgląd na żywo opcja pozwalająca użytkownikowi na ustawienie punktu zero czasu i zapoznanie się z pełnym widmem TA przed oficjalnym pomiarem próbki.
  2. Wyznaczanie rozmiaru plamki wiązki pompowania i gęstości energii
    1. Po wyrównaniu wiązek pompowej i sondującej należy zastąpić uchwyt kuwety z próbką zamontowanym kołem z otworami (2,000-25 µm otwory; Tabela materiałów) w ognisku wiązki lasera (Rycina uzupełniająca 1, PHW). Należy upewnić się, że koło z otworkami (pinhole wheel) znajduje się niemal (jeśli nie dokładnie) prostopadle do drogi wiązki lasera.
    2. Ustaw koło z otworami (pinhole wheel) w taki sposób, aby wiązka lasera przechodziła przez 2,000 µm otwórstwiurkowy. Należy ustawić detektor podłączony do miernika mocy (Rysunek uzupełniający 1, PWR) bezpośrednio po drugiej stronie koła z otworkami (pinhole wheel), tak aby cała wiązka laserowa padała na detektor.
    3. Dostosuj moc źródła pompy za pomocą koła filtrów ND, aby detektor mierzył wystarczającą moc. Odnotuj średnią moc dla tej wielkości otworu w przysłonie.
    4. Obrócić koło z otworkami (pinholes), aby wybrać mniejszą średnicę otworka, a następnie dostosować pionową i poziomą pozycję wiązki lasera w celu uzyskania maksymalnej mocy wyjściowej dla danego otworka. Zanotować wartość mocy dla danej średnicy otworka. Powtarzać ten krok dla kolejno mniejszych otworków, aż do osiągnięcia otworka o najmniejszej średnicy.
      UWAGA: Choć pomiary z użyciem otworu (pinhole) stanowią metodę bardziej przybliżoną, są one wystarczające w przypadku porównania z alternatywną metodą wykorzystującą kamerę CCD, której koszt może wynosić tysiące dolarów.
    5. W oprogramowaniu do analizy danych należy wykreślić dane w celu wygenerowania połowy krzywej pseudogaussowskiej (nie będzie ona idealna, ponieważ wiązka z natury nie jest całkowicie gaussowska). Aby uzyskać symetryczną krzywą, należy pobrać te same dane i wkleić je w kolejności rosnącej rozmiarów plamek.
    6. Pomnóż dane przez -1, tak aby wartość minimalna stała się wartością maksymalną. Przedstaw dane na wykresie i dopasuj do nich krzywą Gaussa. Podziel maksymalną wartość dopasowanej krzywej przez e.2Szerokość krzywej przy 1/e2 jest przybliżoną średnicą plamki.
  3. Kontrola liniowej odpowiedzi mocy
    1. Aby upewnić się, że przy pożądanym poziomie mocy nie występują efekty nieliniowe (np. wielofotonowe procesy wzbudzenia, wielocząsteczkowe rozpady), należy zarejestrować sygnał w wielu punktach widma TA z wykorzystaniem MOF, bezpośrednio po odpowiedzi na impuls typu chirp, przy różnych poziomach mocy. Należy wyznaczyć pięć poziomów mocy w celu wykreślenia krzywej.
    2. Zastąp koło z otworami (pinhole wheel) uchwytem na próbkę, a następnie umieść próbkę standardową z powrotem w uchwycie. Powtórz krok 6.1 (proces ponownego ustawienia powinien być znacznie łatwiejszy, ponieważ wiązka pompy została jedynie nieznacznie skorygowana w kroku 6.2).
    3. Po wyrównaniu wiązek pompowania i sondowania oraz rozpoczęciu mieszania próbki MOF w uchwycie, należy zmierzyć i zapisać średnią moc pompowania za pomocą watometru podłączonego do detektora znajdującego się na drodze wiązki pompowania.
    4. Usuń detektor z drogi wiązki i w... Podgląd na żywo W trybie TA zarejestruj sygnał ΔOD próbki MOF w różnych punktach widma TA bezpośrednio po odpowiedzi chirp (~2-3 ps). Powtórz kroki 6.3.3 i 6.3.4 dla pozostałych czterech poziomów mocy.
      UWAGA: Przy niższych poziomach mocy sygnał bywa dość słaby, dlatego jeśli istnieje taka możliwość, należy zwiększyć czas uśredniania w trybie podglądu na żywo („live-view”) do 5–10 s, aby uzyskać lepszy stosunek sygnału do szumu i zmniejszyć fluktuacje sygnału wiązki sondującej. Zazwyczaj ustawiamy czas uśredniania na 2–5 s podczas wszystkich pomiarów mocy i rejestrujemy OD przy danej długości fali kilka razy w każdym kolejnym okresie uśredniania, aby wyznaczyć odchylenie standardowe dla każdej mocy.
    5. Nanieś zarejestrowane punkty danych w oprogramowaniu do analizy danych jako ΔOD w funkcji mocy padającej. W przypadku liniowej odpowiedzi na moc wynikujący wykres będzie miał postać linii prostej z punktem przecięcia z osią y w zerze. W przypadku nieliniowej odpowiedzi na moc, zgodnie z oczekiwaniami, zazwyczaj obserwuje się znaczne odchylenia od krzywej liniowej.
  4. Wyznaczanie gęstości energii padającej na próbkę zawiesiny
    1. Znając rozmiar plamki wiązki pompy oraz moc padającą na zawiesinę MOF, można określić przybliżoną gęstość energii.
      UWAGA: Na przykład przybliżona średnica plamki wynosząca 250 µm zapewnia promień ok.125 µmPo przeliczeniu promienia na cm można obliczyć powierzchnię plamki: A = πr²2 = π(0,0125 cm)2 ≈ 0,0005 cm2Podział mocy padającej (np. 30 µW) przez częstotliwość repetycji lasera (500 Hz) daje średnią energię impulsu wynoszącą 0.06 µJWreszcie, dzieląc średnią energię impulsu przez powierzchnię plamki, otrzymuje się średnią gęstość energii na impuls wynoszącą 120 µJ·cm-2 otrzymuje się. Idealna gęstość energii to taka, która zapewnia odpowiedni sygnał TA, mieszcząc się jednocześnie w liniowym zakresie mocy pompy; jednakże, jeśli można zastosować niższą moc bez nadmiernej utraty sygnału, należy z niej skorzystać. ΔmOD rzędu ~1 przy <10 ps stanowi dobry kompromis pomiędzy sygnałem a mocą pompy.
  5. Wykonywanie ultrafast pomiarów TA
    1. Przy umieszczonej w uchwycie próbce MOF, nakładających się wiązkach pompy i sondy oraz dobranej optymalnej mocy wzbudzenia dla próbki, należy przeprowadzić pomiary ufTA.
    2. Sprawdź Podgląd na żywo okno i upewnij się, że czas zero został prawidłowo ustawiony na początek sygnału chirp detektora.
      UWAGA: Podczas przełączania się między próbką standardową a próbką MOF czas zerowy może ulec niewielkiemu przesunięciu, dlatego konieczne jest ponowne sprawdzenie.
    3. Wyjdź z Podgląd na żywo okno głównego oprogramowania spektrometru. Należy upewnić się, że zawiesina MOF zapewnia optymalne widmo TA w całym skanowanym oknie czasowym, ustawiając parametry szybkiego skanowania i klikając w Start przycisk. Typowe parametry szybkiego skanowania to okno czasowe od -5 ps do 8000 ps, jeden skan, 100 punktów danych, wykładnicza mapa punktów (tj. 100 punktów danych rejestrowanych w przyrostach dopasowanych do krzywej wykładniczej) oraz czas całkowania wynoszący 0,1 s.
    4. Po zakończeniu szybkiego skanowania widma ufTA i upewnieniu się, że jego ogólny wygląd jest prawidłowy, zmień parametry skanowania w celu uzyskania pomiaru o wyższej jakości, a następnie kliknij Start przycisk. Typowe parametry to okno czasowe od -5 ps do 8 000 ps, trzy skanowania, 200–300 punktów danych, wykładnicza mapa punktów oraz czas całkowania wynoszący 2–3 s.
      UWAGA: Zazwyczaj zaleca się, aby czas pomiaru nie przekraczał 1 h w celu uniknięcia przedłużonej degradacji, szczególnie przy wyższych mocach pompy.
    5. Po zakończeniu pomiaru wysokiej jakości widma ufTA, należy wyjąć próbkę z uchwytu i zmierzyć jej widmo absorpcyjne, aby upewnić się, że stopień degradacji jest niewielki. Dalsze potwierdzenie minimalnej degradacji przeprowadza się poprzez przefiltrowanie zawiesiny przez filtr strzykawkowy o rozmiarze oczek 20 nm (Tabela materiałów) i ponownie zmierz widmo absorpcyjne.

7. Przygotowanie MOF do pomiarów emisji

  1. W zależności od długości fali wzbudzenia, PNH2 wykazuje fluorescencję, w związku z czym zostaje pominięty w tej procedurze, aby uzyskać rzeczywiste widma emisji i kinetykę zawiesiny MOF. Dodatkowo pomija się proces filtracji strzykawką opisany w krokach 1.7 i 1.8.
    UWAGA: Pominięcia te nie wpływają w znacznym stopniu na pomiary emisji.
  2. Odważyć 1 mg MOF i przenieść do czystej fiolki. Do fiolki zawierającej MOF przelać 3-4 mL DMF. Powtórzyć krok 1.3.
  3. Zmierzyć widmo absorbancji zawiesiny MOF i rozcieńczać zawiesinę do momentu uzyskania gęstości optycznej (OD) na poziomie 0,1-0,2 przy długości fali wzbudzenia (sekcja 2).
  4. Przeprowadzić wyżej wspomnianą procedurę przedmuchania (sekcja 3). Zawiesina MOF jest teraz gotowa do pomiarów fluorescencji.

8. Pomiary emisji MOF

  1. Włącz fluorymetr oraz lampę łukową (Tabela materiałów, Rycina uzupełniająca 2). Uruchom oprogramowanie fluorymetru i wybierz tryb emisji. Umieść odgazowaną zawiesinę MOF w uchwycie na próbkę i umiarkowanie wymieszaj.
  2. Przy długości fali wzbudzenia ustalonej w kroku 7.3, ustaw szczeliny monochromatorów wzbudzenia i emisji na 5 nm jako wartość początkową i wykonaj wstępny skan emisji z czasem całkowania 0,1 s.
  3. Po zoptymalizowaniu szerokości pasma emisji w celu uzyskania dobrego sygnału (>10 000 zliczeń), zmierz widmo emisji MOF, stosując czas całkowania 1 s (lub dłuższy). Następnie zmierz widmo wzbudzenia MOF przy wybranej długości fali emisji. Upewnij się, że widmo wzbudzenia jest niemal identyczne z widmem absorpcyjnym MOF.
  4. Zamknij szczelinę lampy łukowej i przełącz tryb pracy instrumentu na TCSPC (czasowo skorelowane zliczanie pojedynczych fotonów) w oprogramowaniu.
  5. Wybierz jedną z diod LED używanych do TCSPC o pożądanej długości fali wzbudzenia i przymocuj ją do okna komory z próbką prostopadle do okna detektora. Podłącz niezbędne przewody do diody LED, aby zintegrować ją z fluorymetrem.
    1. Ustaw instrument na pożądaną długość fali emisji, szerokość pasma na 5 nm (skoryguj w razie potrzeby), a okno czasowe na 150 ns jako wartość początkową (można je skrócić w zależności od czasu życia próbki). Zastosuj te ustawienia i rozpocznij pomiary TCSPC z okna oprogramowania.
      UWAGA: Ogólnym punktem przerwania większości pomiarów TCSPC jest moment, gdy maksymalna liczba zliczeń osiągnie wartość 10 000. Ponadto, optymalna szybkość zliczania detektora wynosi 1%-5% częstotliwości powtarzania impulsów diody LED, aby zachować statystykę Poissona. W celu uzyskania specyfikacji urządzenia skonsultuj się z producentem diod LED do TCSPC, jeśli nie zostały one wcześniej dostarczone.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Widma absorpcyjne w UV-Vis PCN-222(fb) z dodatkiem i bez dodatku PNH2 a filtrowanie przedstawiono w Rysunek 4MOF bez PNH2 została poddana sonikacji za pomocą emitera ultradźwiękowego i rozcieńczona. Po porównaniu obu widm największa różnica polega na zminimalizowaniu rozproszenia linii bazowej, które objawia się jako szeroki wzrost absorpcji wraz ze spadkiem długości fal oraz dość wyraźnie poszerza przejścia elektronowe. W celu dalszego porównania, ligand PCN-222(fb) w ...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Podczas gdy powyższe wyniki i protokół wyznaczają ogólne wytyczne dotyczące minimalizacji rozproszenia z MOF w charakterystyce spektroskopowej, istnieje duża zmienność wielkości i struktury cząstek MOF, która wpływa na wyniki spektroskopowe, a tym samym rozmywa metody interpretacji. Aby pomóc w wyjaśnieniu interpretacji i złagodzeniu napięcia związanego z analizą danych spektroskopowych MOF, kluczowe jest znalezienie procedury, która sprawi, że MOF będą tak małe, jak to tylko możliwe. Jest to czynnik ograniczający dla wi...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów.

Podziękowania

Ta praca była wspierana przez Departament Energii w ramach Grantu DE-SC0012446.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Uchwyt na próbkę kuwety 1 cm (SM1)Edinburgh Instrumentsn/aSkontaktuj się z firmą
Jednorazowe strzykawki 1 mlEXELINT26044
10 ml jednorazowe strzykawkiEXELINT26252
Fiolki 1-dramFisherSciCG490001
Filtry strzykawkowe 20 nmVWR28138-005Filtry produkowane są przez firmę Whatman/Cytiva, a ich numer katalogowy to 6809-1002
Filtry strzykawkowe 200 nmCytiva, Whatman6784-1302
Spektrofotometr absorpcyjnyAgilent Spektrofotometr Cary 5000Skontaktuj się z firmą
Acetronitryl (ACN)FisherSciAA36423
Ar zbiornik gazuLinde/PraxAirP-4563
bis aminozakończony glikol polietylenowy (PNH2)Sigma-Aldrich452572MOF Środek zawieszający
Mocowanie próbki do nsTA (SM2)Ultrafast Systemsnie dotyczySkontaktuj się z firmą
Wklęsła soczewka do teleskopu (CCL1)ThorlabsLD1613-A-ML
Wypukła soczewka do teleskopu (CVL1)ThorlabsLA1708-A-ML
Niestandardowa cela optyczna 1 cm z zewnętrznym złączem 24/40QuarkGlassQSE-1Q10-2440 (Spectrosil Cat #1-Q-10Poprosiliśmy, aby komórka 1 cm miała wspólną
Niestandardowa komórka optyczna 2 mm z zewnętrznym złączem 14/20QuarkGlassQSE-1Q2-1420 (Spectrosil Cat # 1- Q-2)Poprosiliśmy, aby ogniwo 2 mm miało złącze
Dimethylformamide (DMF)FisherSciD119
Laser barwnikowy (pompowany Nd: YAG) do wyjścia 415 nmSirahCobraStretch
Dye, Exalite 417Luxottica4170
Laser femtosekundowyKoherentnyAstrella
 Photon Technology Inc. (Horiba)QuantaMaster QM-200-4E
Lampa łukowa fluorymetru, 75 WNewport6251NS
Fluorymetr PMTHamamatsu1527
Oprogramowanie do fluorymetruPTI/HoribaFelixGX
Moduł TCSPCBecker & Hickl GmbHPMH-100
do teleskopuThorlabsLMR1
Długie igły do czyszczeniaSTERiJECTPRE-22100
Mieszadło magnetyczneUltrafast Systemsn/aLustro firmowe
kontaktowe 1 (MM1) 350-700 nmNewport10Q20BB.1
Montaż MM1ThorlabsKM100
Słupek MM1ThorlabsTR2
Uchwyt słupka MM1ThorlabsPH1.5
Mocowanie MM2ThorlabsMFM05
MM2,3 lustrathorlabsBB03-E02
MM2,3 słupekThorlabsMS3R
MM2,3 podstawy słupkówThorlabsMBA1
MM2,3 uchwyty do słupkówThorlabsMontaż MPH50
MM3montażowe ThorlabsMK05
do optyki teleskopuLasery ThorlabsTR4
Nanosecond TA Nd:YAGSpectra-PhysicsQuantaRay INDI Nd:YAG
Nanosekundowy spektrometr TAEdinburgh InstrumentsLP980
nsTA ICCDOxford InstrumentsAndor iStar Kamera ICCDKontakt z firmą
nsTA PMT HamamatsuR928
Optyczny wzmacniacz parametrycznyUltraszybkie systemyApollo
ParafilmFisherSciS37440
Koło otworkoweThorlabsPHW16
Podstawa sztycy koła otworkowegoThorlabsCF125C
Uchwyt sztycy kołaotworkowego ThorlabsPH1.5
Otworek zespół słupka koła/mocowaniaThorlabsNDC-PM
słupków do optyki teleskopowejThorlabsCF125C
uchwyty do optyki teleskopowejThorlabsPH4
Detektor mocy dla ns TAThorlabsS310C
Zespół pryzmatu (P2,3)Edinburgh Instrumentsn/aSkontaktuj się z firmą
Montaż pryzmatu (P1)OWISK50-FGS
Pryzmatyczna podstawa (P1)ThorlabsTR4
Pryzmatyczna podstawa słupka (P1)ThorlabsCF125C
Pryzmatyczna podstawka (P1)ThorlabsPH4
Pryzmaty kwarcowe (P1-P3)Newport10SR20
Gumowa przegroda zewnętrzna (14/20)VWR89097-540
Gumowa strona zewnętrzna przegroda stawowa (24/40)ChemGlassCG-3022-24
Końcówka sonikacjiProdukt BransonwycofanyNajbliższą alternatywą jest końcówka o średnicy 1/8" od iUltrasonic
Kwadratowe filtry NDThorlabsNEK01S
MieszadłoStarnaCells/FisherSciNC9126395
Detektor mocy Thorlabs dla ufTAThorlabsS401C
Miernik mocy ThorlabsThorlabsPM100D
Sonicator końcówkiBransonDigital Sonifer 450, produkt wycofanyNajbliższą alternatywą jest SFX550 firmy iUltradźwiękowa
rurka TygonGrainger8Y589
koło filtra ufTA NDThorlabsNDC-25C-2-A
ufTA ND uchwyt koła filtraThorlabsNDC-PM
Słupek koła filtra ufTA NDThorlabsPH2
Podstawa koła filtra ufTAThorlabsCF125C
Lustro do wyrównania pompy ufTAThorlabsPF10-03-F01
Ultraszybki teleskop TAUltrafast Systemsn/aSkontaktuj się z firmą
Ultraszybki spektrometr absorpcji stanów nieustalonychUltrafast SystemsLampa
XeOSRAM4050300508788
Barwnik laserowy fluorymetr Mocowania obiektywów Uchwyt słupka Słupki podstawy ND do pomiaru łuku HeliosFire

Bibliografia

  1. Zhou, H. -C., Long, J. R., Yaghi, O. M. Introduction to metal-organic frameworks. Chemical Reviews. 112 (2), 673-674 (2012).
  2. Li, H., et al. Recent advances in gas storage and separation using metal-organic frameworks. Materials Today. 21 (2), 108-121 (2018).
  3. Xie, L. S., Skorupskii, G., Dincă, M. Electrically conductive metal-organic frameworks. Chemical Reviews. 120 (16), 8536-8580 (2020).
  4. Ye, Y., Zhao, Y., Sun, Y., Cao, J. Recent progress of metal-organic framework-based photodynamic therapy for cancer treatment. International Journal of Nanomedicine. 17, 2367-2395 (2022).
  5. Gibbons, B., Cai, M., Morris, A. J. A potential roadmap to integrated metal organic framework artificial photosynthetic arrays. Journal of the American Chemical Society. 144 (39), 17723-17736 (2022).
  6. Wang, Q., Gao, Q., Al-Enizi, A. M., Nafady, A., Ma, S. Recent advances in MOF-based photocatalysis: environmental remediation under visible light. Inorganic Chemistry Frontiers. 7 (2), 300-339 (2020).
  7. Bavykina, A., et al. Metal-organic frameworks in heterogeneous catalysis: recent progress, new trends, and future perspectives. Chemical Reviews. 120 (16), 8468-8535 (2020).
  8. Wang, C., Xie, Z., deKrafft, K. E., Lin, W. Doping metal-organic frameworks for water oxidation, carbon dioxide reduction, and organic photocatalysis. Journal of the American Chemical Society. 133 (34), 13445-13454 (2011).
  9. Wang, Q., Astruc, D. State of the art and prospects in metal-organic framework (MOF)-based and MOF-derived nanocatalysis. Chemical Reviews. 120 (2), 1438-1511 (2020).
  10. Lan, G., et al. Electron injection from photoexcited metal-organic framework ligands to ru2 secondary building units for visible-light-driven hydrogen evolution. Journal of the American Chemical Society. 140 (16), 5326-5329 (2018).
  11. Benseghir, Y., et al. Unveiling the mechanism of the photocatalytic reduction of CO2 to formate promoted by porphyrinic Zr-based metal-organic frameworks. Journal of Materials Chemistry A, Materials for Energy and Sustainability. 10 (35), 18103-18115 (2022).
  12. Rowe, J. M., et al. Sensitized photon upconversion in anthracene-based zirconium metal-organic frameworks. Chemical Communications. 54 (56), 7798-7801 (2018).
  13. Gharaati, S., et al. Triplet-triplet annihilation upconversion in a MOF with acceptor-filled channels. Chemistry. 26 (5), 1003-1007 (2020).
  14. Wang, F., et al. Transformable upconversion metal-organic frameworks for near-infrared light-programmed chemotherapy. Chemical Communications. 57 (63), 7826-7829 (2021).
  15. Roy, I., et al. Photon upconversion in a glowing metal-organic framework. Journal of the American Chemical Society. 143 (13), 5053-5059 (2021).
  16. Park, J., Xu, M., Li, F., Zhou, H. -C. 3D long-range triplet migration in a water-stable metal-organic framework for upconversion-based ultralow-power in vivo imaging. Journal of the American Chemical Society. 140 (16), 5493-5499 (2018).
  17. Lin, S., et al. Photoelectrochemical alcohol oxidation by mixed-linker metal-organic frameworks. Faraday Discussions. 225, 371-383 (2020).
  18. Jiang, Z. W., Zhao, T. T., Li, C. M., Li, Y. F., Huang, C. Z. 2D MOF-based photoelectrochemical aptasensor for SARS-CoV-2 spike glycoprotein detection. ACS Applied Materials & Interfaces. 13 (42), 49754-49761 (2021).
  19. Shaikh, S. M., et al. Role of a 3D structure in energy transfer in mixed-ligand metal-organic frameworks. The Journal of Physical Chemistry C. 125 (42), 22998-23010 (2021).
  20. Shaikh, S. M., et al. Light harvesting and energy transfer in a porphyrin-based metal organic framework. Faraday Discussions. 216, 174-190 (2019).
  21. Logan, M. W., et al. Systematic variation of the optical bandgap in titanium-based isoreticular metal-organic frameworks for photocatalytic reduction of CO2 under blue light. Journal of Materials Chemistry A, Materials for Energy and Sustainability. 5 (23), 11854-11863 (2017).
  22. Zhang, Q., et al. Förster energy transport in metal-organic frameworks is beyond step-by-step hopping. Journal of the American Chemical Society. 138 (16), 5308-5315 (2016).
  23. Kent, C. A., et al. Energy transfer dynamics in metal-organic frameworks. Journal of the American Chemical Society. 132 (37), 12767-12769 (2010).
  24. Lin, J., et al. Triplet excitation energy dynamics in metal-organic frameworks. The Journal of Physical Chemistry C. 117 (43), 22250-22259 (2013).
  25. Li, X., Yu, J., Gosztola, D. J., Fry, H. C., Deria, P. Wavelength-dependent energy and charge transfer in MOF: a step toward artificial porous light-harvesting system. Journal of the American Chemical Society. 141 (42), 16849-16857 (2019).
  26. White, T. A., Arachchige, S. M., Sedai, B., Brewer, K. J. Emission spectroscopy as a probe into photoinduced intramolecular electron transfer in polyazine bridged Ru(II),Rh(III) supramolecular complexes. Materials. 3 (8), 4328-4354 (2010).
  27. Miller, J. N. Fluorescence energy transfer methods in bioanalysis. Analyst. 130 (3), 265-270 (2005).
  28. Cao, W., Tang, Y., Cui, Y., Qian, G. Energy transfer in metal-organic frameworks and its applications. Small Structures. 1 (3), 2000019(2020).
  29. Lan, G., et al. Titanium-based nanoscale metal-organic framework for type i photodynamic therapy. Journal of the American Chemical Society. 141 (10), 4204-4208 (2019).
  30. Chen, D., Jin, Z., Xing, H. Titanium-porphyrin metal-organic frameworks as visible-light-driven catalysts for highly efficient sonophotocatalytic reduction of Cr(VI). Langmuir. 38 (40), 12292-12299 (2022).
  31. Berera, R., van Grondelle, R., Kennis, J. T. M. Ultrafast transient absorption spectroscopy: principles and application to photosynthetic systems. Photosynthesis Research. 101 (2-3), 105-118 (2009).
  32. Brown, A. M., McCusker, C. E., McCusker, J. K. Spectroelectrochemical identification of charge-transfer excited states in transition metal-based polypyridyl complexes. Dalton Transactions. 43 (47), 17635-17646 (2014).
  33. Farr, E. P., et al. Introduction to time-resolved spectroscopy: nanosecond transient absorption and time-resolved fluorescence of eosin B. Journal of Chemical Education. 95 (5), 864-871 (2018).
  34. Pattengale, B., Ostresh, S., Schmuttenmaer, C. A., Neu, J. Interrogating light-initiated dynamics in metal-organic frameworks with time-resolved spectroscopy. Chemical Reviews. 122 (1), 132-166 (2022).
  35. Santaclara, J. G., et al. Organic linker defines the excited-state decay of photocatalytic MIL-125(Ti)-type materials. ChemSusChem. 9 (4), 388-395 (2016).
  36. Hanna, L., Long, C. L., Zhang, X., Lockard, J. V. Heterometal incorporation in NH2-MIL-125(Ti) and its participation in the photoinduced charge-separated excited state. Chemical Communications. 56 (78), 11597-11600 (2020).
  37. Gutierrez, M., Cohen, B., Sánchez, F., Douhal, A. Photochemistry of Zr-based MOFs: ligand-to-cluster charge transfer, energy transfer and excimer formation, what else is there. Physical Chemistry Chemical Physics. 18 (40), 27761-27774 (2016).
  38. Adams, M., et al. Highly efficient one-dimensional triplet exciton transport in a palladium-porphyrin-based surface-anchored metal-organic framework. ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (17), 15688-15697 (2019).
  39. Hassan, Z. M., et al. Spectroscopic investigation of bianthryl-based metal-organic framework thin films and their photoinduced topotactic transformation. Advanced Materials Interfaces. 9 (13), 2102441(2022).
  40. Li, X., et al. Ultrafast relaxation dynamics in zinc tetraphenylporphyrin surface-mounted metal organic framework. The Journal of Physical Chemistry C. 122 (1), 50-61 (2018).
  41. Triggiani, L., et al. Excitation-dependent ultrafast carrier dynamics of colloidal tio2 nanorods in organic solvent. The Journal of Physical Chemistry C. 118 (43), 25215-25222 (2014).
  42. Pu, Y., Cai, F., Wang, D., Wang, J. -X., Chen, J. -F. Colloidal synthesis of semiconductor quantum dots toward large-scale production: a review. Industrial & Engineering Chemistry Research. 57 (6), 1790-1802 (2018).
  43. Zhou, L. -L., et al. One-pot synthetic approach toward porphyrinatozinc and heavy-atom involved Zr-NMOF and its application in photodynamic therapy. Inorganic Chemistry. 57 (6), 3169-3176 (2018).
  44. Zhao, Y., et al. Metal-organic frameworks with enhanced photodynamic therapy: synthesis, erythrocyte membrane camouflage, and aptamer-targeted aggregation. ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (21), 23697-23706 (2020).
  45. Zeng, J. -Y., et al. π-extended benzoporphyrin-based metal-organic framework for inhibition of tumor metastasis. ACS Nano. 12 (5), 4630-4640 (2018).
  46. Cheng, Q., Debnath, S., Gregan, E., Byrne, H. J. Ultrasound-assisted SWNTs dispersion: effects of sonication parameters and solvent properties. The Journal of Physical Chemistry C. 114 (19), 8821-8827 (2010).
  47. Baig, Z., et al. Investigation of tip sonication effects on structural quality of graphene nanoplatelets (GNPs) for superior solvent dispersion. Ultrasonics Sonochemistry. 45, 133-149 (2018).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Przygotowanie próbekabsorpcja przejściowaspektroskopia emisyjnarozpraszanie światłaustawianie wiązkispektroskopia ultraszybkaprzygotowanie zawiesinyodpowiedź na moc
Przewodnik techniczny dotyczący wykonywania pomiarów spektroskopowych na strukturach metaloorganicznych
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.