Przewodnik techniczny dotyczący wykonywania pomiarów spektroskopowych na strukturach metaloorganicznych

Często pomiar, w jaki sposób światło oddziałuje z metaloorganicznymi strukturami lub MOF jest trudny ze względu na ich wysoce rozpraszającą naturę. Protokół ten jest prostym i skutecznym przewodnikiem po przygotowywaniu mierzalnych próbek do wysoce wnikliwych technik spektroskopowych. Procedura jest luźno oparta na wcześniejszych systemach wykorzystujących półprzewodniki koloidalne stabilizowane polimerami.

Dzięki temu może być stosowany do różnych systemów, które wymagają zawieszenia materiałów. Największym problemem związanym z procedurą jest to, że musi być ona dostrojona do typu MOF. Najlepszym podejściem jest systematyczne sprawdzanie zmiennych tej procedury pod kątem MOF.

Rozpocząć od przygotowania zawiesiny wolnej zasady PCN 222 zawierającej glikol polietylenowy zakończony grupami aminowymi lub aminowany PEG w odpowiednim rozpuszczalniku. Używając sonikatora z końcówką, sonikuj zawiesinę przez dwie do pięciu minut przy amplitudzie od 20 do 30% z dwusekundowymi przerwami i dwiema sekundami przerwy. Zapewnić odpowiednią dyspersję i jednorodność zawiesiny po sonikacji.

Narysować zawiesinę do świeżej plastikowej strzykawki o pojemności 10 mililitrów. Wyjąć igłę strzykawki i zastąpić ją siatkowym filtrem strzykawkowym z politetrafluoroetylenu lub PTFE o długości 200 nanometrów. Przepuścić zawiesinę metaloorganicznego (MOF) przez filtr strzykawkowy do nowej, czystej fiolki.

Aby zmniejszyć rozmiar plamki wiązki, uderzając w dwumilimetrową kuwetę, ustaw teleskop Galileusza z najpierw soczewką wklęsłą lub soczewką CCL, a następnie soczewką wypukłą lub CVL, uderzającą w laser. Upewnij się, że odległość między dwoma obiektywami jest w przybliżeniu równa różnicy między dwiema ogniskowymi soczewek. Otwórz zarówno przesłony lasera, jak i sondy i zastąp pierwsze drzwiczki do mocowania próbki, SM jeden, na drugie drzwiczki do mocowania próbki, SM dwa.

I umieść kartę z notatkami w uchwycie SM two clamping w taki sposób, aby jej orientacja była całkowicie skierowana w stronę wiązki sondy. Następnie ustaw serię trzech mini luster o nazwach MM jeden, dwa, trzy. Skieruj przychodzącą wiązkę laserową, w przybliżeniu regulując pokrętła obrotowe na uchwycie kinematycznym P three na środku MM jeden.

Aby zminimalizować rozszerzanie się wiązki laserowej od lustra do lustra, umieść MM dwa przed MM jeden, aby obniżyć kąt odbicia między dwoma lustrami. Gdy wiązka uderzy w przybliżeniu w środek MM jeden, obróć MM jeden tak, aby odbita wiązka laserowa uderzyła w MM dwa w środku. Podobnie, gdy wiązka uderzy w środek MM dwa, obróć ją tak, aby odbita wiązka laserowa uderzyła w MM trzy w środku.

Gdy wiązka uderzy w przybliżeniu środek MM trzy, obróć MM trzy, aby odbita wiązka laserowa uderzyła w kartę z notatką wyrównania w tym samym miejscu, co wiązka sondy. Za pomocą pionowych i poziomych pokręteł na lustrach dostosuj pozycje wiązki laserowej na każdym lustrze i karcie z notatkami, upewniając się, że wiązka ma niewielkie lub żadne przycinanie na całej swojej drodze. Powtórz wyrównanie wiązki, jak pokazano wcześniej, używając dwumilimetrowej kuwety z wewnętrznym złączem 14 na 20 lub SC dwoma i gumową przegrodą 14 na 20.

Włóż próbkę do mocowania próbki zaciskowej lub SM dwóch, całkowicie skierowanych w stronę ścieżki wiązki sondy. Następnie dostosuj pozycje wiązki laserowej na każdym lustrze i SM dwóch, za pomocą pionowych i poziomych pokręteł na lustrach. Za pomocą mieszadła niskoprofilowego należy umiarkowanie wymieszać próbkę i wykonać pomiary absorpcji przejściowej lub TA.

Aby ustawić wiązki pompy i sondy w celu uzyskania ultraszybkiej absorpcji przejściowej lub ultraszybkich pomiarów TA, najpierw przygotuj roztwór chromoforu bez przedmuchiwania. Włącz ultraszybką pompę laserową i spektrometr. Otwórz oprogramowanie optycznego wzmacniacza parametrycznego i ustaw je na żądaną długość fali wzbudzenia.

Otwórz oprogramowanie ultraszybkiego spektrometru TA i wybierz okno sondy. Umieść standardową kuwetę w uchwycie na próbkę w jednej linii z wiązką sondy. Wyreguluj moc źródła pompy za pomocą koła filtra o neutralnej gęstości lub ND, aby w razie potrzeby zobaczyć belkę pompy.

Przyłóż białą karteczkę z notatkami do strony kuwety skierowanej w stronę pompy i belki sondy. Wyreguluj miejsce pompy na karcie notatki za pomocą pokręteł obrotowych na uchwycie kinematycznym tak, aby w pionie znajdowało się na tej samej wysokości co wiązka sondy, a poziomo w odległości jednego lub dwóch milimetrów obok wiązki sondy. Bez karty nutowej dostosuj pozycje wiązki pompy, aby uzyskać najwyższy sygnał spektralny TA.

Po wyrównaniu wiązek pompy i sondy zastąp uchwyt celi próbki zamontowanym kołkiem otworkowym z otworami od 2000 tysięcy do 25 mikronów w ognisku wiązki laserowej. Upewnij się, że koło otworkowe znajduje się blisko, jeśli nie dokładnie, prostopadle do ścieżki wiązki laserowej. Ustaw koło otworkowe tak, aby wiązka lasera przechodziła przez otwór o średnicy 2000 mikronów.

Następnie ustaw detektor przymocowany do miernika mocy po drugiej stronie koła otworkowego, tak aby cała wiązka laserowa uderzała w detektor. Obróć koło do mniejszych rozmiarów, mierząc moc przy każdym rozmiarze, aby określić rozmiar plamki wiązki. Aby przeprowadzić kontrolę liniowej odpowiedzi na moc, po wyrównaniu belek pompy i sondy oraz wymieszaniu próbki MOF w uchwycie próbki, zmierz i zapisz średnią moc pompy za pomocą miernika mocy przymocowanego do detektora na ścieżce wiązki pompy.

Usuń detektor ze ścieżki wiązki. W trybie podglądu na żywo TA zarejestruj sygnał delta OD próbki MOF w różnych punktach widma TA zaraz po odpowiedzi ćwierkania wynoszącej około dwóch do trzech pikosekund. Wykreśl zarejestrowane punkty danych jako różnicę OD w stosunku do mocy zdarzenia 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. Gdy elektronowe widmo absorpcyjne wolnej zasady PCN 222 zostanie porównane z aminowanym PEG, widmo PCN 222 bez aminowanego PEG i filtrowania wykazało szersze przejście elektronowe i znaczne rozproszenie linii podstawowej.

Bez użycia aminowanego peg, widma wzbudzenia i emisji swobodnej zasady PCN 222 i łącznika, H2TCPP w DMF, wyrównały się dość dobrze. Różnice w czasie życia emisji przypisano wygaszaniu transferu energii białkowych i białkowych łączników H2TCPP. Widma TA swobodnej zasady PCN 222 bez aminowanego PEG zaraz po wzbudzeniu pasma sortowania na 415 nanometrach wykazały znaczne rozproszenie, co spowodowało, że widmo TA stawało się coraz bardziej ujemne wraz ze zmniejszającą się długością fali.

To wyraźnie kontrastowało ze spektrum H2TCPP w roztworze. Kinetyka H2TCPP i wolnej zasady PCN 222 bez aminowanego PEG była również wyraźnie różna. Jednak widmo wolnej zasady PCN 222 z aminowanym PEG i jego żywotność znacznie lepiej pokrywały się z widmem H2TCPP TA.

Ultraszybkie widmo TA wolnej zasady PCN 222 z aminowanym PEG przypominało widmo łącznika w roztworze, pokazując wybielacz w stanie podstawowym na około 420 nanometrach i absorpcje w stanie wzbudzonym po obu stronach wybielacza. Wszystkie te obserwacje wskazywały, że obserwowany sygnał pochodził z MOF, a nie z powodu rozpraszania. Kluczowe znaczenie ma pomiar widm i kinetyki solwatowanego łącznika MOF, aby zrozumieć, czego można się spodziewać podczas badania widm i kinetyki samego MOF.

Technika ta pozwala naukowcom naprawdę skupić się na zrozumieniu zachowania próbki pod wpływem światła, zamiast zastanawiać się nad sposobami odpowiedniego przygotowania próbki do pomiarów.