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 przy użyciu stabilizatora polimerowego

  1. Odważyć 50 mg glikolu polietylenowego zakończonego grupami bi-aminogrupowymi (PNH2, Mn ~1,500) (patrz Tabela Materiałów) i przenieść do fiolki o jednokrotnej grupie (Tabela Materiałów). Odważyć 1-5 mg PCN-222(fb) (patrz protokół syntetyczny11) i umieścić w tej samej fiolce z PNH2.
    UWAGA: Aby uzyskać najlepsze możliwe zawiesiny MOF, warunki syntetyczne wymagane do wytworzenia wielkości cząstek MOF muszą być równe lub niższe niż 1 μm.
  2. Znajdź odpowiedni rozpuszczalnik (jeśli nie woda, użyj rozpuszczalnika bezwodnego, takiego jak dimetyloformamid [DMF] lub acetonitryl [ACN]; patrz Tabela materiałów), aby zawiesić MOF, upewniając się, że okno rozpuszczalnika jest wystarczająco szerokie, aby sam rozpuszczalnik nie był wzbudzany wybraną długością fali. Przenieść 1-3 ml rozpuszczalnika do fiolki za pomocą autopipety wyposażonej w odpowiednią końcówkę do pipety.
    UWAGA: Powszechnie stosowane rozpuszczalniki wymienione powyżej mają szerokie okna rozpuszczalników-CH3CN: odcięcie wysokiej energii 200 nm; i DMF: odcięcie 270 nm. Rozpuszczalniki o wyższych współczynnikach załamania światła (1,4-1,5), takie jak DMF, DMSO i toluen, mogą być stosowane w celu zminimalizowania rozpraszania światła poprzez ściślejsze dopasowanie do współczynnika załamania światła szkła kwarcowego (ok. 1,46-1,55), minimalizując w ten sposób zakrzywianie światła w niepożądanych kierunkach podczas przechodzenia przez kuwetę.
  3. Za pomocą sonikatora z końcówką (patrz Tabela Materiałów), sonikuj zawartość fiolki przez 2-5 minut przy amplitudzie 20%-30% (tj. Odległość, na jaką porusza się końcówka sonikatora wzdłużnie, zwykle ~60 μm dla sondy o średnicy 3 mm przy amplitudzie 30%) w odstępach 2 s włączania i 2 s wyłączania. Procedura ta służy do rozdrobnienia agregatów MOF i pomaga pokryć cząstki MOF polimerem. Upewnij się, że zawiesina MOF jest dobrze zdyspergowana i jednorodna pod koniec procesu sonikacji.
    UWAGA: Czas sonikacji różni się w zależności od tego, jak dobrze MOF z natury się rozprasza.
  4. Otworzyć świeżą strzykawkę z tworzywa sztucznego o pojemności 10 ml (tabela materiałów) i pobrać zawiesinę do strzykawki. Wyjąć igłę strzykawki i zastąpić ją filtrem strzykawkowym z siatki politetrafluoroetylenowej (PTFE) o długości fali 200 nm (tabela materiałów). Przepuścić zawiesinę przez filtr strzykawkowy do nowej, czystej fiolki. Otrzymana zawiesina jest gotowa do przejściowych pomiarów spektroskopowych absorpcji.
    UWAGA: Biorąc pod uwagę, że średnie rozmiary cząstek niektórych MOF przekraczają 200 nm, wybór odpowiedniego rozmiaru zależy od uznania użytkownika.

2. Przygotowanie przefiltrowanych zawiesin MOF do nanosekundowych pomiarów absorpcji stanów przejściowych (nsTA)

  1. Przy przefiltrowanej zawiesinie MOF otrzymanej w sekcji 1 należy uzyskać widmo absorpcyjne zawiesiny (tabela materiałów). Umyj kuwetę (o długości ścieżki 1 cm), która jest w stanie uszczelnić i przedmuchnąć (tabela materiałów) rozpuszczalnikiem trzy do pięciu razy, a następnie napełnij ją 3 ml DMF.
  2. Za pomocą spektrofotometru absorpcyjnego wybierz obszar długości fali do pomiaru rozpuszczalnika i zawiesiny. Zmierz ślepe widmo ultrafioletowo-widzialne (UV-Vis) rozpuszczalnika w kuwecie i ustaw je jako skan tła, który ma zostać odjęty od skanów próbki. Opróżnij zawartość rozpuszczalnika z kuwety i przenieś zawiesinę MOF do kuwety.
    UWAGA: Elektronowe widmo absorpcyjne stabilizatora PNH2 (figure-protocol-1 ~250 nm) ma słaby ogon absorpcyjny, który utrzymuje się do 450 nm, z absorbancją ~0,01 przy 450 nm przy początkowym stężeniu.
  3. Zmierz widmo absorpcyjne początkowej zawiesiny MOF, pamiętając o pożądanej długości fali potrzebnej do wzbudzenia próbki MOF. Jeśli zawiesina MOF ma absorbancję lub gęstość optyczną (OD) >1 przy żądanej długości fali wzbudzenia, należy rozcieńczyć rozpuszczalnikiem i zmierzyć widmo absorbancji, aż OD wyniesie ≤1 przy długości fali wzbudzenia.
    UWAGA: W przypadku pomiarów absorpcji stanów przejściowych pod wąskim kątem należy powtórzyć pomiary absorpcji, aby uzyskać odpowiednią średnicę zewnętrzną przy długości fali wzbudzenia za pomocą kuwety 2 mm (>Tabela materiałów). W przypadku nanosekundowych pomiarów absorpcji przejściowej MOF-ów, potrzebna jest absorbancja lub OD 0,1-1 na długości fali wzbudzenia, aby postępować zgodnie z prawem Beera. Wymagany OD to szeroki zakres, ponieważ niektóre próbki silnie absorbują w różnych regionach. Doskonałym tego przykładem są porfiryny. Porfiryny mają silne wąskie przejście w paśmie Soreta między 400-450 nm, podczas gdy ich przejścia w paśmie Q między 500-800 nm są dość słabe. Jeśli ktoś chciałby wzbudzić w jednym z ich pasm Q, przygotowanie roztworu o OD ~0,5 w jednym z pasm Q w konsekwencji wykazałoby absorpcję w paśmie Soreta >3, a detektor absorpcji przejściowej nie byłby w stanie ilościowo przetworzyć zmian w tym obszarze. Ostatecznie to od użytkownika zależy określenie odpowiedniej długości fali wzbudzenia i amplitudy absorbancji, która pozwala na pomiary ilościowe w pożądanym oknie spektralnym.

3. Czyszczenie zawieszenia MOF

  1. Z zawiesiną MOF dostosowaną tak, aby miała pożądane widmo absorbancji do pomiarów TA, umieść mieszadło o wymiarach 2 mm x 8 mm (tabela materiałów) w kuwecie i uszczelnij złącze kuwety wlotowej gumową przegrodą.
  2. Weź plastikową strzykawkę o pojemności 1 ml (tabela materiałów), odetnij jej połowę nożyczkami i zachowaj połowę strzykawki, która pozwala na przymocowanie do niej igieł.
  3. Z jednym końcem elastycznej rurki podłączonym do zbiornika Ar lub N2 (tabela materiałów), włożyć połowę strzykawki do drugiego końca rurki tak, aby końcówka igły była na zewnątrz.
  4. Owinąć trzpień odsłoniętej połówki strzykawki parafilmem (tabela materiałów), aby utworzyć uszczelnienie z rurką i strzykawką. Jeśli dostępna jest opaska zaciskowa do węża, można jej użyć zamiast parafilmu, aby utworzyć uszczelnienie ze strzykawką i rurką czyszczącą.
  5. Przymocować długą igłę do przepłukiwania (3 cale, 25 g) (tabela materiałów) do końcówki strzykawki i włożyć igłę do szczelnie zamkniętej kuwety do zawiesiny. Wyjąć igłę ze strzykawki o pojemności 1 ml (krok 3.2) i włożyć ją do kuwety. Włączyć przepływ Ar lub N2 i przedmuchiwać zawiesinę przez 45 min-1 h.
    UWAGA: Technika znana jako "podwójne oczyszczanie" jest często stosowana w przypadku rozpuszczalników o temperaturze wrzenia <100 °C. Aby zastosować tę technikę, szczelnie zapieczętowaną kolbę z rozpuszczalnikiem przepmuchuje się igłą wlotową, przy czym jeden koniec kaniuli jest wprowadzany do przestrzeni nad kolbą, a drugi koniec kaniuli jest wprowadzany do zawiesiny kuwety. Igła wylotowa jest wkładana do przestrzeni nad głową kuwety. Oczyszczanie w ten sposób minimalizuje straty rozpuszczalnika w wyniku parowania w miarę upływu czasu.
  6. Po zakończeniu oczyszczania usuń igły i owiń przegrodę kuwety czterema do pięciu 2 w plasterkach parafilmu (Tabela materiałów). Zmierzyć widmo absorpcyjne próbki, aby upewnić się, że spełnia normy określone w sekcji 2. Próbka jest teraz gotowa do pomiarów absorpcji stanów nieustalonych.

4. Prostopadła konfiguracja absorpcji przejściowej nanosekund pompa-sonda (nsTA)

  1. Włącz systemy lasera i spektrometru nsTA (Tabela materiałów; Rysunek 1). Dostosuj moc wyjściową lasera do wystarczająco niskiego poziomu, tak aby umieszczenie białej wizytówki na ścieżce wiązki pozwalało na wyraźną widoczność plamki lasera, ale nie na tyle jasną, aby ją oślepiała.
  2. Otwórz zarówno mechaniczną migawkę lasera, jak i migawkę wiązki sondy tak, aby obie znalazły się na drodze uchwytu próbki.
  3. Dostosuj pionowe i poziome położenie wiązki laserowej ( Rysunek 1, P3), tak aby uderzała w środek uchwytu celi próbki ( Rysunek 1, SC1), w którym zostanie umieszczona próbka. Użyj wizytówki, aby potwierdzić stanowisko. Umieść filtr o neutralnej gęstości (ND) (OD 2; Tabela materiałów) na ścieżce wiązki sondy.
    UWAGA: Wszystkie lustra i pryzmaty występujące w opisanym tu systemie nsTA są zamontowane na montażach kinematycznych (Tabela materiałów), a pozycje belki są regulowane poprzez ręczne obracanie pokręteł pionowych i poziomych na mocowaniach. Dłuższą, białą kartę o szerokości 1 cm można umieścić po wewnętrznej stronie pustej kuwety w SC1, aby ułatwić wyrównanie.
  4. Umieść wyciętą wizytówkę (~1,5 cm szerokości) w uchwycie na próbkę (lub trzymaj ją w uchwycie na próbkę) i ustaw ją pod kątem w poprzek uchwytu na próbkę tak, aby zarówno wiązka laserowa, jak i wiązka sondy uderzały po tej samej stronie wizytówki. Dostosuj położenie wiązki laserowej w pionie (P3), aby uzyskać najlepsze zachodzenie na siebie z najbardziej intensywną częścią wiązki sondy.
  5. Zamknij przesłony, wyjmij filtr ND i umieść próbkę w komorze na próbkę wraz z mieszadłem magnetycznym (tabela materiałów). Teraz można wykonywać pomiary TA.
  6. System i oprogramowanie wykorzystywane w tej pracy znajdują się w Tabeli Materiałów. W pakiecie oprogramowania znajdują się pola wyboru zatytułowane Absorpcja spektralna i Absorpcja kinetyczna do pomiaru odpowiednio widm TA i kinetyki absorpcji. Wybierz przycisk Absorpcja spektralna i wybierz tryb konfiguracji.
  7. Ustaw czas zerowy impulsu laserowego w oknie konfiguracji oprogramowania, dostosowując czas wprowadzania w krokach co +0,010 μs (np. -0,020 μs, -0,010 μs, 0,000 μs, 0,010 μs itd.), aż impuls laserowy nie zostanie zaobserwowany w widmie wiązki sondy.
  8. Po ustawieniu czasu zerowego zoptymalizuj ilość światła padającego na detektor urządzenia sprzężonego z ładunkiem (CCD) w oknie konfiguracji, dostosowując pasmo, wzmocnienie i szerokość bramki, aby osiągnąć wystarczająco wysoką liczbę, aby uzyskać odpowiedni sygnał bez nasycenia detektora.
    UWAGA: Pozostawiamy ten proces użytkownikowi, ponieważ czujniki różnią się w zależności od systemu.
  9. Aby zebrać widmo TA, kliknij przycisk Wiele w zakładce Absorpcja spektralna. Upewnij się, że ustawienia z okna konfiguracji są obecne w tym oknie. Jeśli próbka emituje światło, kliknij kartę Tła, a następnie kliknij przycisk Odejmij tło fluorescencyjne. W przypadku pobieżnego skanowania ustaw średnie na 4, aby upewnić się, że uzyskano wysokiej jakości początkowe widmo TA. W przypadku uzyskania zadowalającego widma TA należy uzyskać inne widmo z większą liczbą średnich.
  10. Aby zmapować widmo TA z różnymi opóźnieniami czasowymi po czasie zero, wybierz przycisk Mapa w zakładce Absorpcja spektralna. Upewnij się, że parametry ustawień nie uległy zmianie w tej zakładce. Wprowadź żądane przedziały czasowe do mapowania, kliknij Zastosuj, a następnie kliknij Start, aby zmapować widma.
  11. Aby uzyskać kinetykę absorpcji przy żądanych długościach fal, kliknij przycisk Absorpcja kinetyczna w oprogramowaniu i kliknij przycisk Konfiguracja w menu rozwijanym. Wprowadź interesującą Cię długość fali w zakładce Kontroler w oknie konfiguracji i dostosuj szerokość pasma do odpowiedniego poziomu. Zazwyczaj dobrym punktem wyjścia jest szerokość pasma 1 nm.
  12. W zakładce Oscyloskop dostosuj okno czasowe detektora fotopowielacza (PMT) tak, aby było wystarczająco długie, aby zobaczyć cały ślad kinetyczny, od momentu przed wzbudzeniem laserowym do pełnego zaniku sygnału z powrotem do linii bazowej. Typowym punktem wyjścia jest okno 4,000 ns. Dostosuj zakres napięcia PMT do odpowiedniego poziomu, w którym na osi sygnału można zaobserwować całą ścieżkę TA. Zakres napięcia 160 mV jest rozsądny do rozpoczęcia pomiarów. Kliknij Zastosuj, a następnie Start. Jeśli sygnał jest zbyt niski lub okno czasowe jest zbyt krótkie lub zbyt długie, kliknij Stop i dostosuj pasmo i okno czasowe do odpowiednich poziomów, uważając, aby nie ustawić zbyt wysokiego pasma, aby nasycić/uszkodzić detektor.
  13. Po prawidłowym skonfigurowaniu śladu kinetycznego zamknij okno Ustawienia i otwórz okno Wiele z menu rozwijanego po kliknięciu przycisku Absorpcja kinetyczna. Upewnij się, że parametry z okna Ustawienia są takie same w oknie Wiele. Ustaw żądaną liczbę pomiarów (strzałów laserowych). Zwykle 20 pomiarów jest zadowalających dla obszarów widma TA o wysokim sygnale. Jeśli próbka emituje na długości fali sondy, należy sprawdzić przycisk Odejmij tło fluorescencji na karcie Tła. Kliknij Zastosuj, a następnie Rozpocznij, aby zebrać kinetykę TA.
    UWAGA: Czasami wykonanie większej liczby strzałów (>40) przesuwa linię bazową zaniku, dodatnią lub ujemną, od interferencji rozproszenia sondy/lasera. Jeśli jest to problem, wykonaj mniejszą liczbę zdjęć (~10-20) i powtórz pomiar wiele razy, aby zebrać wiele zestawów danych, które można następnie uśrednić razem.
  14. Po zakończeniu pomiarów TA należy następnie zmierzyć widmo absorpcyjne MOF, aby zapewnić minimalną degradację.

5. Konfiguracja nsTA o wąskim kącie

  1. Czasami przy prostopadłych ustawieniach pompa-sonda sygnał uzyskany z zawieszenia MOF jest dość słaby (<10 ΔmOD) i nadal waha się od rozproszenia ze względu na wzbudzanie dużej objętości próbki. Aby zminimalizować wahania sygnału i wzmocnić sygnał, ultraszybkie konfiguracje absorpcji stanów przejściowych mogą być stosowane do konfiguracji nsTA z wąskokątną orientacją wiązki pompa-sonda i mniejszymi długościami ścieżek (Rysunek 2).
  2. W zależności od konfiguracji komory na próbkę, można skupić i skierować wiązkę wzbudzenia tak, aby wiązki pompy i sondy krzyżowały się pod kątem <45°, a tym samym zapewniały większe zachodzenie na siebie. Zrób to z optyką skupiającą (Rysunek 2, soczewka wklęsła [CCL] i soczewka wypukła [CVL]) oraz zwierciadła kinematyczne (Rysunek 2, MM1-3). Włącz system laser/spektrometr i powtórz kroki 4.2 i 4.3.
    UWAGA: Podczas gdy zastosowanie soczewek wklęsłych/wypukłych jest idealne do ustawiania ostrości, zamiast tych elementów można zastosować przysłonę optyczną, aby zawęzić wiązkę. Zwężenie wiązki w ten sposób można skompensować poprzez zwiększenie mocy; Jednak podczas pracy z długościami fal poniżej 400 nm degradacja i bielenie tęczówki jest dość powszechne. Niektóre spektrometry TA nie są wyposażone w płytki stykowe, które umożliwiają montaż układu optycznego w komorze próbki. Zastosowany tutaj spektrometr nie posiada płytek stykowych, więc w komorze próbki wywiercono otwory i nagwintowano je w celu ustawienia układu optycznego (Rysunek 2, MM1-3). Jeśli spektrometr jest nadal objęty gwarancją, skontaktuj się z zespołem pomocy technicznej firmy, aby sprawdzić, czy mogą dostosować się do takiej konfiguracji.
  3. Aby zmniejszyć rozmiar plamki wiązki uderzającej w kuwetę 2 mm (Tabela materiałów), ustaw teleskop Galileusza z wklęsłą soczewką (Tabela materiałów, CCL1) uderzającą najpierw w laser i soczewką wypukłą (Tabela materiałów, CVL1) uderzającą w laser jako drugą. Upewnij się, że odległość między dwoma obiektywami jest w przybliżeniu równa różnicy między dwiema ogniskowymi obiektywów.
    UWAGA: Lasery Spectra-Physics Quanta Ray używane w tych pomiarach mają rozmiar plamki 1 cm. Rozmiar plamki został zmniejszony o połowę za pomocą teleskopu Galileusza. W przypadku laserów, które wytwarzają megawaty mocy, należy używać wyłącznie teleskopów Galileusza. Teleskop keplerowski (dwie wypukłe soczewki) tworzy plazmę pomiędzy dwiema soczewkami o nawet skromnej mocy (~10 mW).
  4. Otwórz zarówno przesłony lasera, jak i sondy. Wymień pierwsze lustro migawki (SM1) na SM2 i umieść kartę notatek w SM2 clampuchwyt, tak aby jej orientacja była całkowicie skierowana w stronę wiązki sondy. Następnie ustaw serię mini luster (MM1-3), mniej więcej tak, jak pokazano na Rysunek 2. Skieruj przychodzącą wiązkę laserową, regulując pokrętła obrotowe na uchwycie kinematycznym P3 w przybliżeniu na środek MM1. Aby zminimalizować rozszerzanie się wiązki laserowej od lustra do lustra, umieść MM2 przed MM1, aby obniżyć kąt odbicia między dwoma lustrami (Rysunek 2).
    UWAGA: W przypadku wyrównania laserowego powszechną praktyką jest ustawienie lustra/pryzmatu o jedno lustro od zamierzonego miejsca (np. ustawienie P2 tak, aby precyzyjnie trafiało w MM1). Jednak P2 w omawianych tutaj eksperymentach jest stacjonarnym układem optycznym prowadzącym wiązkę i nie należy go regulować. Jeśli biorąc pod uwagę elastyczność, wyrównanie powinno być wykonane za pomocą elementu optycznego oddalonego o jedno lustro od docelowego układu optycznego.
  5. Gdy wiązka uderza w przybliżeniu w środek MM1, obróć MM1 tak, aby odbita wiązka laserowa uderzała w MM2 w środku. Gdy wiązka uderza w przybliżeniu środek MM2, obróć MM2 tak, aby odbita wiązka laserowa uderzała w MM3 w środku. Gdy wiązka uderza mniej więcej w środek MM3, obróć MM3 tak, aby odbita wiązka laserowa uderzała w kartę wyrównującą w tym samym miejscu, co wiązka sondy.
  6. Dostosuj pozycje wiązki laserowej na każdym z luster i karty notatek za pomocą pionowych i poziomych pokręteł na lustrach. Upewnij się, że wiązka ma niewiele lub nie ma żadnych przycinań na całej swojej ścieżce.
  7. Powtórz kroki 5.5 i 5.6 przy użyciu kuwety 2 mm z wewnętrznym przegubem 14/20 (SC2) i gumową przegrodą 14/20 (tabela materiałów). Włóż próbkę do mocowania próbki zaciskowej (SM2) całkowicie skierowanego w stronę ścieżki wiązki sondy. Dostosuj pozycje wiązki laserowej na każdym lustrze i SM2 za pomocą pionowych i poziomych pokręteł na lustrach.
    UWAGA: Aby ułatwić przełączanie między prostopadłymi i wąskokątnymi ustawieniami TA, zamiast zwykłego mocowania kinematycznego można użyć odwracanego lub magnetycznego mocowania lustra kinematycznego dla MM1, aby uniknąć konieczności ponownego ustawiania optyki. Rozmieszczenie MM2 i MM3 nie powinno mieć wpływu na padającą pompę lub belki sondy w układzie prostopadłym.
  8. Za pomocą mieszadła niskoprofilowego (tabela materiałów) należy umiarkowanie wymieszać próbkę i wykonać pomiary TA. Powtórz kroki 4.6-4.14.
    UWAGA: W przypadku laserów 1-20 Hz często można zastosować niższą moc (~1 mJ/impuls).

6. Ultraszybkie pomiary absorpcji stanów przejściowych (ufTA)

  1. Wyrównywanie belek pompy i sondy w celu maksymalnego zachodzenia na siebie
    1. Procedura zawieszenia MF opisana w sekcji 1 nie ulega zmianie. Pomiary absorpcji przed TA (sekcja 2) nie ulegają zmianie, z wyjątkiem użycia SC2 zamiast SC1 (Tabela materiałów). W razie potrzeby proces oczyszczania również się nie zmienia.
    2. Aby ustawić wiązki pompy i sondy do pomiarów ufTA, należy rozpocząć od przygotowania roztworu dobrze znanego chromoforu [np. Ru(bpy)32+] w kuwecie o długości ścieżki 2 mm z OD 0,5-1 na długości fali wzbudzenia. Nie ma potrzeby czyszczenia próbki.
      UWAGA: Wybierz próbkę standardową, która wykazuje widmo TA w tym samym obszarze długości fali, co próbka MOF. Często konsolidator MOF może być używany jako standard.
    3. Włącz ultraszybką pompę laserową, źródło i spektrometr (Rysunek 3). Otwórz oprogramowanie optycznego wzmacniacza parametrycznego (jeśli jest obecne) i ustaw je na żądaną długość fali wzbudzenia. Otwórz oprogramowanie spektrometru ufTA i wybierz okno sondy (widzialne UV, widzialne lub bliskiej podczerwieni [bliska podczerwień]).
      UWAGA: Upewnij się, że opóźnienie optyczne stage jest wyrównane na krótkie i długie opóźnienia czasowe. W zależności od systemu odbywa się to ręcznie lub za pomocą oprogramowania spektrometru. Większość komercyjnych systemów ma opcję "Align Delay Stage" w oprogramowaniu, którą można kliknąć, aby go wyrównać.
      UWAGA: Jeśli to możliwe, wyłącz światła lub zminimalizuj zakłócenia światła podczas obserwacji wiązki pompy i sondy.
    4. Umieść standardową kuwetę w uchwycie na próbkę w jednej linii z wiązką sondy. Wyreguluj moc źródła pompy za pomocą koła filtra ND ( Rysunek 3, ufND), aby w razie potrzeby zobaczyć belkę pompy. Przyłóż białą karteczkę z notatkami do strony kuwety skierowanej w stronę pompy i belki sondy.
    5. Wyreguluj miejsce pompy na karcie notatki za pomocą pokręteł obrotowych na uchwycie kinematycznym tak, aby znajdowało się na tej samej wysokości pionowej co belka sondy, i wyreguluj pompę w poziomie tak, aby znajdowała się w odległości 1 mm lub 2 mm obok belki sondy. Bez karty notatek dostosuj pionowe i poziome położenie wiązki pompy, aby uzyskać najwyższy sygnał spektralny TA.
    6. Dostosuj ostrość (Rysunek 3, TS) belki pompy tak, aby miała najmniejszy rozmiar plamki po uderzeniu w standardową kuwetę na próbkę. Ostrość znajduje się w najmniejszym punkcie, w którym uzyskiwany jest maksymalny sygnał. Po uzyskaniu najwyższego sygnału spektralnego wiązki pompy i sondy są optymalnie ustawione.
      UWAGA: Komercyjne systemy ufTA (Table of Materials) zazwyczaj mają opcję Live View, która pozwala użytkownikowi ustawić czas zero i zobaczyć całe spektrum TA przed oficjalnym pomiarem próbki.
  2. Określanie wielkości plamki wiązki pompy i gęstości energii
    1. Po wyrównaniu belek pompy i sondy wymień uchwyt celi na próbkę z zamontowanym kołkiem otworkowym (otwory 2 000-25 μm; Tabela materiałów) w ognisku wiązki laserowej (rysunek uzupełniający 1, PHW). Upewnij się, że koło otworkowe jest prawie (jeśli nie dokładnie) prostopadłe do ścieżki wiązki laserowej.
    2. Ustaw koło otworkowe tak, aby wiązka lasera przechodziła przez otwór o średnicy 2 000 μm. Ustaw detektor podłączony do miernika mocy (rysunek uzupełniający 1, PWR) ściśle po drugiej stronie koła otworkowego, tak aby cała wiązka laserowa uderzała w detektor
      3. .
    3. Dostosuj moc źródła pompy za pomocą pokrętła filtra ND, aby detektor mierzył wystarczającą moc. Zwróć uwagę na średnią moc przy tym rozmiarze otworka.
    4. Obróć kółko otworkowe do mniejszego rozmiaru otworka i dostosuj pionowe i poziome położenie wiązki laserowej, aby osiągnąć maksymalną moc wyjściową w tym otworku. Zwróć uwagę na moc dla rozmiaru otworka. Powtarzaj ten krok ze stopniowo zmniejszającymi się otworkami, aż do osiągnięcia najmniejszego otworka.
      UWAGA: Chociaż pomiary otworkowe są bardziej przybliżoną metodą, są wystarczające do pomiarów w porównaniu z alternatywną metodą użycia kamery CCD, która może kosztować tysiące dolarów.
    5. W oprogramowaniu do analizy danych wykreśl dane, aby wygenerować połowę krzywej pseudo-gaussowskiej (nie będzie to idealne, ponieważ wiązka z natury nie jest całkowicie gaussowska). Aby uzyskać krzywą symetryczną, weź te same dane i wklej je w kolejności rosnącej rozmiarów plamki.
    6. Pomnóż dane przez -1, aby minimum było teraz maksimum. Wykreśl dane i dopasuj je do krzywej Gaussa. Podzielić maksymalną wartość zamontowanej krzywej przez e2. Szerokość krzywej przy 1/e2 jest przybliżoną średnicą rozmiaru plamki.
  3. Liniowa kontrola odpowiedzi mocy
    1. Aby zapewnić, że na pożądanym poziomie mocy nie występują żadne efekty nieliniowe (np. procesy wzbudzenia wielofotonowego, rozpady wielu cząstek), sygnał w wielu punktach widma MOF TA zaraz po odpowiedzi ćwierkania musi być rejestrowany przy różnych mocach. Określ pięć poziomów mocy, aby utworzyć krzywą.
    2. Zastąp kółko otworkowe uchwytem próbki i umieść standardową próbkę z powrotem w uchwycie. Powtórz krok 6.1 (proces ponownego wyrównania powinien być znacznie łatwiejszy, ponieważ belka pompy została tylko nieznacznie wyregulowana w kroku 6.2).
    3. Po wyrównaniu belek pompy i sondy, a próbka MOF miesza się w uchwycie próbki, zmierz i zapisz średnią moc pompy za pomocą miernika mocy podłączonego do detektora na ścieżce wiązki pompy.
    4. Usuń detektor ze ścieżki wiązki i w trybie Live View TA zarejestruj sygnał ΔOD próbki MOF w różnych punktach widma TA zaraz po odpowiedzi ćwierkania (~2-3 ps). Powtórz kroki 6.3.3 i 6.3.4 dla pozostałych czterech poziomów mocy.
      UWAGA: Czasami sygnał jest dość słaby przy niższych poziomach mocy, więc jeśli opcja jest dostępna, zwiększ czas uśredniania w trybie "podglądu na żywo" do 5-10 s, aby uzyskać lepszy stosunek sygnału do szumu i zmniejszyć wahania sygnału wiązki sondy. Zwykle ustawiamy czas uśredniania na 2-5 s we wszystkich pomiarach mocy i rejestrujemy OD na długości fali z każdym kolejnym okresem uśredniania kilka razy, aby uzyskać odchylenie standardowe przy każdej mocy.
    5. Wykreśl zarejestrowane punkty danych jako ΔOD w funkcji mocy padającej w oprogramowaniu do analizy danych. Jeśli istnieje liniowa odpowiedź potęgowa, wynikowy wykres tworzy linię prostą, z punktem przecięcia z osią y na zero. Jeśli występuje nieliniowa odpowiedź mocy, zgodnie z oczekiwaniami, zwykle obserwuje się znaczne odchylenia od krzywej liniowej.
  4. Wyznaczanie gęstości energii uderzającej w próbkę zawiesiny
    1. Znając rozmiar plamki wiązki pompy i moc padającą uderzającą w zawieszenie MOF, można określić przybliżoną gęstość energii.
      UWAGA: Na przykład przybliżona średnica plamki 250 μm zapewnia promień ~125 μm. Po przeliczeniu promienia na cm można obliczyć pole powierzchni plamki: A = πr2 = π(0,0125 cm)2 ≈ 0,0005 cm2. Podzielenie mocy padającej (np. 30 μW) przez częstotliwość powtarzania lasera (500 Hz) daje średnią energię na impuls wynoszącą 0,06 μJ. Wreszcie, dzieląc średnią energię na impuls przez pole powierzchni plamki, uzyskuje się średnią gęstość energii na impuls wynoszącą 120 μJ·cm-2. Idealna gęstość energii to taka, która zapewnia odpowiedni sygnał TA podczas mieszczenia się w liniowym zakresie mocy pompy; Jeśli jednak można użyć mniejszej mocy bez poświęcania zbyt dużej ilości sygnału, należy jej użyć. ΔmOD wynoszący ~1 przy <10 ps to dobry kompromis między sygnałem a mocą pompy.
  5. Wykonywanie ultraszybkich pomiarów TA
    1. Gdy próbka MOF znajduje się w uchwycie, wiązki pompy i sondy zachodzą na siebie, a idealna moc wzbudzenia jest wybrana dla próbki, należy wykonać pomiary ufTA.
    2. Sprawdź okno Live View i upewnij się, że czas zerowy jest prawidłowo ustawiony na początek czujnika chirp.
      UWAGA: Podczas przełączania między próbką standardową a próbką MOF, czas zerowy może być nieznacznie przesunięty, stąd konieczność ponownego sprawdzenia.
    3. Wyjdź z okna Live View do głównego oprogramowania spektrometru. Upewnij się, że zawieszenie MOF zapewnia optymalne widmo TA w całym skanowanym oknie czasowym, ustawiając parametry szybkiego skanowania i klikając przycisk Start. Typowe parametry szybkiego skanowania to okno czasowe od -5 ps do 8 000 ps, jeden skan, 100 punktów danych, wykładnicza mapa punktów (tj. 100 punktów danych zarejestrowanych w przyrostach, które pasują do krzywej wykładniczej) oraz czas integracji wynoszący 0,1 s.
    4. Gdy widmo ufTA do szybkiego skanowania jest gotowe i ogólnie wygląda dobrze, zmień parametry skanowania, aby uzyskać wyższą jakość pomiaru i kliknij przycisk Start. Typowe parametry to okno czasowe od -5 ps do 8 000 ps, trzy skany, 200-300 punktów danych, wykładnicza mapa punktów i czas integracji 2-3 s.
      UWAGA: Generalnie zaleca się, aby czas pomiaru nie przekraczał 1 godziny, aby uniknąć długotrwałej degradacji, szczególnie przy wyższych mocach pompy.
    5. Po zakończeniu wysokiej jakości widma ufTA wyjmij próbkę z uchwytu na próbkę i zmierz widmo absorpcyjne próbki, aby zapewnić niewielką degradację. Następnie należy potwierdzić minimalną degradację, przepuszczając zawiesinę przez filtr strzykawkowy 20 nm (tabela materiałów) i ponownie zmierzyć widmo absorpcyjne.

7. Przygotowanie MOF do pomiarów emisji

  1. W zależności od długości fali wzbudzenia, PNH2 emituje fluorescencję i w związku z tym jest pomijany w tej procedurze w celu uzyskania prawdziwych widm emisyjnych i kinetyki zawiesiny MOF. Dodatkowo proces filtracji strzykawkowej w krokach 1.7 i 1.8 jest pomijany.
    UWAGA: Pominięcia te nie wpływają zauważalnie na pomiary emisji.
  2. Odważyć 1 mg MOF i przenieść do czystej fiolki. Przenieść 3-4 ml DMF do fiolki zawierającej MOF. Powtórz krok 1.3.
  3. Zmierzyć widmo absorbancji zawiesiny MOF i rozcieńczyć zawiesinę, aż do uzyskania OD 0,1-0,2 na długości fali wzbudzenia (sekcja 2).
  4. Wykonaj wyżej wymienioną procedurę oczyszczania (rozdział 3). Zawiesina MOF jest teraz gotowa do pomiarów fluorescencji.

8. Pomiary emisji MOF

  1. Włącz fluorymetr i lampę łukową (tabela materiałów, rysunek uzupełniający 2). Otwórz oprogramowanie fluorymetru i wybierz tryb emisji. Umieścić oczyszczoną zawiesinę MOF w uchwycie na próbkę i umiarkowanie wymieszać.
  2. Przy długości fali wzbudzenia ustalonej w kroku 7.3 ustaw szczeliny monochromatora wzbudzenia i emisji na 5 nm jako punkt wyjścia i wykonaj pobieżny skan emisyjny z czasem całkowania 0,1 s.
  3. Po zoptymalizowaniu pasma emisji w celu dostarczenia dobrego sygnału (>10 000 zliczeń), zmierz widmo emisji MOF, używając czasu integracji 1 s (lub dłuższego). Następnie zmierz widmo wzbudzenia MOF na wybranej długości fali emisyjnej. Upewnij się, że widmo wzbudzenia wygląda prawie identycznie jak widmo absorpcyjne MOF.
  4. Zamknij szczelinę lampy łukowej i przełącz tryb przyrządu na TCSPC (zliczanie pojedynczych fotonów skorelowane w czasie) w oprogramowaniu.
  5. Wybierz jedną z diod LED używanych w TCSPC o żądanej długości fali wzbudzenia i podłącz ją do okienka komory próbki prostopadłego do okienka detektora. Podłącz niezbędne przewody do diody LED, aby zintegrować ją z fluorymetrem.
    1. Ustaw przyrząd na żądaną długość fali emisji, szerokość pasma na 5 nm (dostosuj w razie potrzeby), a okno czasowe na 150 ns jako punkt początkowy (można je skrócić w zależności od czasu życia próbki). Zastosuj te ustawienia i rozpocznij pomiary TCSPC w oknie oprogramowania.
      UWAGA: Ogólnym punktem zatrzymania dla większości pomiarów TCSPC jest moment, w którym maksymalne zliczenia osiągną wartość 10 000. Dodatkowo optymalna szybkość zliczania detektora wynosi 1%-5% częstotliwości powtarzania diod LED, aby śledzić statystyki Poissona. Skonsultuj się z producentem TCSPC LED, aby uzyskać specyfikacje urządzenia, jeśli nie zostały jeszcze dostarczone.

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

Wyniki

Elektroniczne widma absorpcyjne PCN-222(fb) z i bez PNH2 oraz filtrowaniem są pokazane w Rysunek 4. MOF bez PNH2 został tylko sonikowany i rozcieńczony końcówką. Porównując te dwa widma, największą różnicą jest minimalizacja rozrzutu linii bazowej, który objawia się szeroką absorpcją w górę wraz ze zmniejszającymi się długościami fal, a także dość zauważalnie poszerza przejścia elektronowe. Dla dalszego porównania, ligand PCN-222(fb) w roztworze, tetrakarboksyfenyloporfiryna (<...

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

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Przygotowanie pr bekabsorpcja przej ciowaspektroskopia emisyjnarozpraszanie wiat austawianie wi zkispektroskopia ultraszybkaprzygotowanie zawiesinyodpowied na moc

Powiązane artykuły