Doğru Kriyojenik Lüminesans Ölçümleri için bilinen Sıcaklıklarda Isı dengeleyici Örnekleri Basit Dewar / Kriyostat

Bu deneyin genel amacı, sıcaklığa bağlı lüminesans spektral yoğunluklarını ölçmektir. Bu yöntem, metal komplekslerindeki uyarılmış durum enerji göçü konusuyla ilgili temel sorulara cevap verilmesine yardımcı olabilir; örneğin, rutenyum diamin kompleksleri gibi.

Bu tekniğin temel avantajı, basit bir düzenek ve prosedür kullanılarak sıcaklığa bağlı spektral yoğunlukların doğru bir şekilde ölçülebilmesidir. Prosedürü, laboratuvarımdan bir teknisyen olan Cameron Portune uygulamalı olarak gösterecek. İlk olarak, yüzey gerilimi ve çözünürlüğün en iyi kombinasyonunu elde etmek için su veya alkol içerisinde yaklaşık üç milimetre düşük molariteli lüminesans kromofor çözeltisi hazırlayın.

Ardından, bir örnek halkası hazırlayın. Çıplak bir bakır tel parçasını, tek bir halka ve ardından yaklaşık 30 mm uzunluğunda bükülmüş tel oluşturacak şekilde bir çivinin veya vidanın etrafına dolayın. Daha sonra halkayı önce nitrik asit, ardından distile su ve son olarak %95 etanol ile durulayın.

Bir sonraki adım için koruyucu ekipmanları giydiğinizden emin olun. Önce kurutulmuş olan öze, örnek çözeltiye daldırın. Çözeltinin yüzey gerilimi, öze içerisinde ince bir çözelti filmi oluşturmalıdır.

Ardından, ince film örnek çözeltisini dondurmak ve stabilize etmek için yüklü örnek loop'unu hemen sıvı azot içine daldırın. İki parça bakır tel ve bir parça bakır nikel alaşımı olan konstantan telden bir bakır konstantan veya Tip T termokupl hazırlayarak başlayın. Daha sonra, bakır ve konstantan telleri 90 derecelik bir açıyla birbirine kenetleyin.

İki adet bakır-konstantan eklemini birbirine lehimleyin veya bükerek birleştirin. Bunlardan biri numune için, diğeri ise standart referans içindir. Bu adımı iki kişinin birlikte yapması oldukça faydalıdır.

Ardından, iki teli sıkıca çekin ve beş veya altı kez birbirine dolayın. Yalıtım, temasın yalnızca termokupl ekleminde gerçekleşmesini sağlar. Sonra, numune ve referans eklemlerinden gelen iki bakır termokupl telini bir voltmetrenin giriş terminallerine bağlayın.

Ardından, hem numune hem de referans eklemlerini sıfır derece santigrat sıcaklıktaki bir buzlu su banyosuna yerleştirin ve voltmetreyi sıfırlayın. Daha sonra, yüklü numune döngüsü ve termokupl eklemi, sıvı azotla doldurulmuş optik dewara hizalanır. Bu işlem için optik dewarın üst kısmına sıkıca oturan bir mantıra ihtiyaç vardır.

Bir klips, bir kavela ve biraz tesisat bandı kullanarak halkayı tutmak için standart bir tutucu hazırlayın. Ardından, termokupl ekleminin örnek halkasını uyarım ışık demetinin yoluyla hizalayın. En az bir saat öncesinde, CCD spektrografındaki tüm elektronik cihazları açın.

Ayrıca, kararlı bir çalışma sıcaklığına ulaşmak için pal te soğutmalı CCD kamerayı açın. Testi gerçekleştirirken, nitrojen yavaşça buharlaşırken voltmetredeki sıcaklığı izleyin. Örnek tamamen sıvı nitrojen veya soğuk buhar içinde olduğu için voltmetre sıcaklığı doğru bir şekilde rapor eder.

Her beş Kelvin'lik artışta spektrumlar alın. Bunu yapmak için, eksitasyon ışığını kısa süreliğine açın veya engelini kaldırın ve lüminesans spektrumunu elde etmek için CCD spektrografı kullanın. Bu işlem sadece birkaç saniye sürer.

Ardından, fotokimyasal bozunmayı veya numune ısınma hatalarını en aza indirmek için uyarım ışığını kapatın veya yeniden engelleyin. Termokupl voltajı, veri toplama aralığının başlangıcından sonuna kadar belirgin bir şekilde değişmemelidir. Analiz için, rapor edilen voltajı sıcaklığa dönüştürün.

Bu ölçümleri alırken optiklerde, elektronikte veya uyarım ışığı şiddetinde herhangi bir değişiklik yapmayın. Daha sonra, CCD spektral veri setlerini şiddetyle düzeltin. Kompleks tris-dört-yedi-dimetil-on-birde-bir-ananthrolenrodyum(III), oksijenle doyurulmuş gliserol içerisinde çözülmüş ve tanımlanan yöntem kullanılarak 77 ve 200 Kelvin arasındaki sıcaklıklarda incelenmiştir.

Lüminans yoğunluğu 77 Kelvin'den 175 Kelvin'e kadar esasen sabit kalmış, ardından sıcaklık 175 Kelvin'den 240 Kelvin'e yükseldikçe kademeli olarak azalmıştır. Söndürme derecesini temsil eden bir parametrenin Kelvin sıcaklığının tersine karşı grafiği çizilmiştir. Böylece 31,5 kilojoule/mol değerinde bir oksijen lüminans söndürme aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır.

İlgili diğer birkaç kompleks için sönümleme aktivasyon enerjisi de bu yöntemle elde edilmiştir. Bu sonuçların iç tutarlılığı, spektralar alınırken numune sıcaklığının bilindiğini ve sabit olduğunu göstermektedir. Bu teknik, düzgün bir şekilde uygulandığında bir ila iki saat içinde tamamlanabilir.

Bu prosedür uygulanırken, deney başladıktan sonra numunenin ve termokuplun hareket ettirilmemesi gerektiği unutulmamalıdır; aksi takdirde yoğunluk okumaları tutarlı olmayacaktır.