Um simples Dewar / Cryostat para amostras termicamente equilibrar a temperaturas conhecidas para medições de luminescência criogénicos precisos

O objetivo geral deste experimento é medir as intensidades espectrais de luminescência dependentes da temperatura. Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave sobre o tema da migração de energia em estado excitado em complexos metálicos. Tais como, complexos de rutênio diamina.

A principal vantagem dessa técnica é que, usando um aparelho e procedimento simples, intensidades espectrais precisas de dependência de temperatura podem ser medidas. Demonstrando o procedimento estará Cameron Portune, um técnico do meu laboratório. Primeiro, prepare cerca de três milímetros de solução de cromóforo luminescente de baixa molaridade em água ou álcool para obter a melhor combinação de tensão superficial e solubilidade.

Em seguida, prepare um loop de amostra. Torça um pedaço de fio de cobre nu em torno de um prego ou parafuso para obter um único laço, seguido por cerca de 30 milímetros de fio torcido. Em seguida, enxágue o laço com ácido nítrico, seguido de água destilada e, finalmente, com etanol a 95%.

Certifique-se de colocar equipamento de proteção para a próxima etapa. Mergulhe o laço, depois de seco, na solução de amostra. A tensão superficial da solução deve criar uma fina película da solução no circuito.

Em seguida, mergulhe imediatamente o loop de amostra carregado em nitrogênio líquido para congelar e estabilizar a solução de amostra de filme fino. Comece preparando um constantan de cobre, ou termopar Tipo T a partir de dois comprimentos de fio de cobre e um fio constantan de comprimento, que é uma liga de cobre e níquel. Em seguida, prenda os fios de cobre e contstantan juntos em um ângulo de 90 graus.

Sauter ou torcer juntas duas junções de cobre constantan. Um é para a amostra e o outro é para uma referência padrão. Realmente ajuda duas pessoas a fazer esta etapa.

Em seguida, puxe os dois fios com firmeza e torça-os cinco ou seis vezes. O isolamento garante que o único contato feito seja na junção do termopar. Em seguida, conecte os dois fios de termopar de cobre da amostra e das junções de referência aos terminais de entrada de um voltímetro.

Em seguida, coloque a amostra e as junções de referência em um banho de água gelada de zero graus Celsius e zere o voltímetro. Em seguida, o loop de amostra carregado e a junção do termopar são alinhados no dewar óptico preenchido com nitrogênio líquido. Isso requer uma rolha que se encaixe perfeitamente no topo do dewar óptico.

Prepare uma alça padrão para segurar o laço usando um clipe, um pino e um pouco de fita adesiva. Em seguida, alinhe o sample loop da junção do termopar com o caminho do feixe de luz de excitação. Com pelo menos uma hora de antecedência, ligue todos os componentes eletrônicos do espectrógrafo CCD.

Além disso, ligue a câmera CCD refrigerada por pal te para atingir uma temperatura operacional estável. Ao realizar o teste, monitore a temperatura no voltímetro enquanto o nitrogênio ferve lentamente. O voltímetro relata com precisão a temperatura porque a amostra está totalmente imersa em nitrogênio líquido ou vapor frio.

Pegue espectros a cada incremento de cinco Kelvin. Para fazer isso, ligue ou desbloqueie momentaneamente a luz de excitação e use o espectrógrafo CCD para adquirir um espectro luminescente. Isso leva apenas alguns segundos.

Em seguida, desligue ou bloqueie novamente a luz de excitação para minimizar a degradação fotoquímica ou os erros de aquecimento da amostra. A tensão do termopar não deve mudar sensivelmente do início ao fim do intervalo de aquisição. Para a análise, converta a tensão relatada em temperatura.

Fazendo essas medições, não faça alterações na óptica, eletrônica ou intensidade da luz de excitação. Posteriormente, corrija a intensidade dos conjuntos de dados espectrais CCD. O complexo tris-quatro-sete-dimetil-um-décimo-anantolema rodium três foi dissolvido em glicerol saturado de oxigênio e investigado pelo método descrito em temperaturas entre 77 e 200 Kelvin.

A intensidade da luminescência permaneceu essencialmente constante de 77 Kelvin a 175 Kelvin, depois diminuiu progressivamente à medida que a temperatura aumentava de 175 Kelvin para 240 Kelvin. Foi feito um gráfico de um parâmetro que representa a extensão da têmpera versus a temperatura Kelvin recíproca. Uma energia de ativação de extinção de luminescência de oxigênio de 31,5 quilojoules por mol foi assim calculada.

A energia de ativação de têmpera para vários outros complexos relacionados também foi obtida por este método. A consistência interna desses resultados sugere que a temperatura da amostra é conhecida e constante enquanto os espectros estão sendo adquiridos. Essa técnica pode ser feita em uma a duas horas se for executada corretamente.

Ao tentar este procedimento, é importante lembrar que a amostra e o termopar não podem ser movidos após o início do experimento ou as leituras de intensidade não serão consistentes.