여기서, 우리는 발광 하이퍼 스펙트럼 이미징 데이터를 얻고 하이퍼 스펙트럼 이미징 시스템을 사용하여 란탄 기반 단결정의 광학 이방성 기능을 분석하는 프로토콜을 제시합니다.
이 작품에서, 우리는 발광 란탄화물 (Ln3 +)계분자 단결정의 분석에서 초스펙트럼 이미징 (HSI)의 새로운 응용을위한 프로토콜을 설명합니다. 대표적인 예로, 우리는 UV 흥분하에서 밝은 가시 방출을 나타내는 이종 핵 Ln 기반 복합체 [TbEu(bpm)(tfaa)6](bpm=2,2′-비피리미딘, tfaa– =1,1,1-trifluoracetytytonate)의 단일 결정을 선택했습니다. HSI는 발광 구조의 2차원 공간 이미징과 획득된 이미지의 각 픽셀의 스펙트럼 정보를 결합하는 새로운 기술입니다. 구체적으로, [Tb-Eu] 복합체의 단결정에 대한 HSI는 연구된 결정의 여러 지점에서 발광 강도의 변동을 밝히는 국소 스펙트럼 정보를 제공했다. 이러한 변화는 결정 구조의 각 방향에서 Ln3+ 이온의 상이한 분자 패킹에서 유래하는 결정에 존재하는 광학 이방성에 기인했다. 본 명세서에 기재된 HSI는 분자 물질의 분광 공간 조사를 위한 이러한 기술의 적합성의 예이다. 그러나 중요한 것은 이 프로토콜은 다른 유형의 발광 물질(예: 미크론 크기의 분자 결정, 무기 미세 입자, 생물학적 조직의 나노 입자 또는 라벨이 부착된 세포 등)에 대해 쉽게 확장될 수 있으며, 구조-물성 관계에 대한 심층적인 조사를 위한 많은 가능성을 열어줍니다. 궁극적으로 이러한 조사는 바이오 이미징에서 도파관 또는 광전자 장치와 같은 기술 응용 분야에 이르기까지 광범위한 응용 분야에 대한 첨단 재료 엔지니어링에 활용될 수 있는 지식을 제공할 것입니다.
하이퍼스펙트럼 이미징(HSI)은,2,각 x-y 좌표가 모든 종류의 분광법, 즉 광발광, 흡수 및 산란 분광분광을 기반으로 할 수 있는 스펙트럼 정보를 포함하는 공간맵을생성하는 기술이다.3 결과적으로 x-y 좌표가 공간 축이고 z 좌표가 분석된 샘플의 스펙트럼 정보인 3차원 데이터 집합(“하이퍼스펙트럼 큐브”라고도 함)을 얻습니다. 따라서, 하이퍼 스펙트럼 큐브는 기존의 분광법보다 샘플의 더 상세한 분광 조사를 제공, 공간 및 스펙트럼 정보를 모두 포함. HSI는 원격 감지(예: 지질학, 식품 산업., 4)의분야에서 수년간 알려져 왔지만, 최근에는 생체 의학 응용 분야3,36,,77,8을위한6나노물질2,,5 또는 프로브의 특성화를 위한 혁신적인 기술로 부상하고 있다. 일반적으로 말하자면, UV/가시/근적외선(NIR) 도메인에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 다른 물질의 원소 분포를 특성화하기 위해 X선과 같은 다른 방사선 소스를 사용하여 확장할 수있다 9 – 또는 테라헤르츠 방사선, 여기서 HSI는 생물학적 조직에서 열 감지를 수행하기 위해 사용되었다8. 또한, 광발광 매핑은 단층 MoS210의광학적 특성을 프로브하기 위해 라만 매핑과 결합되었다. 그러나, 광학,HSI의 보고된 응용 가운데, 여전히 란탄계 물질11,12,13,,14,,15,,16,,17의HSI에 대한 몇 가지 예가 있다., 예를 들어, 우리는 인용할 수 있다: 조직에서암의 검출6,생물학적 조직에서의 광 침투 깊이의 분석7,다중 생물학적 이미징3,하이브리드 시스템11의다성분 에너지 전달분석, 및 나노입자의 분광특성의 응집 유발 변화에 대한 조사12. 분명히 HSI의 매력은 환경별 발광에 대한 지식을 생성하여 프로브에 대한 동시 공간 및 스펙트럼 정보를 제공하는 적합성에서 비롯됩니다.
본 명세서에서 이러한 강력한 기술을 활용하면 이종핵 결핵3+-Eu3+ 단결정[TbEu(bpm)(tfaa)]6]6(도 1a)13의광학 이방성을 조사하는 프로토콜을 기술한다. 관찰된 광학 이방성 은 다른 결정학적 방향에서 Ln3+ 이온의 상이한 분자 패킹에서 유래(그림 1b),더 밝게 보여주는 일부 결정 면의 결과, 다른 사람은 조광 광발광을 보여주는. 결정의 특정 면에서 증가된 발광 강도는 Ln3+··· Ln3+ 이온 거리는 가장 짧은13이었다.
이러한 결과에 의해 동기를 부여, 우리는 HSI를 통해 광학 이방성을 분석하는 상세한 방법론의 설립을 제안, 특정 분자 배열에서 유래 이온 에너지 전달 프로세스 및 조정 발광 특성의 더 나은 이해를위한 경로를 열어18,,19. 이러한 구조-특성 관계는 나노 및 마이크로 스케일의 도파관 시스템 및 광자기 저장 장치를 포함하되 이에 국한되지 않는 혁신적인 광학 재료 설계를 위한 중요한 측면으로 인식되어 왔으며, 보다 효율적이고 소형화된 광학 시스템에 대한 수요를해결한다 20.
여기에 설명된 하이퍼스펙트럼 이미징 프로토콜은 샘플의 정확한 위치에서 분광 정보를 얻을 수 있는 간단한 접근법을 제공합니다. 설명된 설정을 사용하여 공간해상도(x 및 y 매핑)는 0.5 μm까지 도달할 수 있으며 스펙트럼 해상도는 가시 범위에서 매핑하는 데 0.2 nm, NIR 범위에 는 0.6 nm가 될 수 있습니다.
단결정에 hyperspectral 매핑을 수행하기 위해, 샘플 준비는 ?…
The authors have nothing to disclose.
저자는 [TbEu (bpm)(tfaa)6]단결정의 제공에 대한 오타와 대학의 화학 및 생물 분자 과학학과에서 씨 딜런 Errulat및 교수 Muralee Murugesu 감사합니다. E.M.R, N.R., E.H.는 오타와 대학, 캐나다 혁신 재단(CFI), 캐나다 자연과학 및 공학 연구 위원회(NSERC)가 제공하는 재정적 지원을 감사하게 생각합니다.
Microscope glass slides | FisherBrand | 12-550-15 | Glass slides used for sample preparation |
Visible and Near Infrared Hyperspectral Confocal Imager | PhotonETC | Microscope used for the analysis, builted according to the user needs, therefore it is no catalog number |