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Chemistry

ヒドラゾンフォトスイッチの光異性化量子収率の決定

Published: February 7th, 2022

DOI:

10.3791/63398

1Department of Chemistry, Chung-Ang University
* These authors contributed equally

光異性化量子収率は、新開発のフォトスイッチの検討において正確に決定されるべき基本的な光物性である。ここでは、双安定フォトスイッチをモデルとしてフォトクロミックヒドラゾンの光異性化量子収率を測定するための一連の手順について説明する。

光駆動の構造変換を受ける光スイッチング有機分子は、適応分子系を構築するための重要な要素であり、幅広い用途に利用されています。フォトスイッチを用いたほとんどの研究では、吸収と放出の最大波長、モル減衰係数、蛍光寿命、光異性化量子収率などのいくつかの重要な光物理的特性が慎重に決定され、電子状態と遷移プロセスが調査されます。しかしながら、光異性化量子収率の測定は、吸収された光子に対する光異性化の効率が、典型的な実験室設定においては、しばしば複雑であり、適切な積分法に基づく厳密な分光測定および計算の実施を必要とするため誤差を生じやすい。この記事では、フォトクロミックヒドラゾンを使用して双安定フォトスイッチの光異性化量子収率を測定するための一連の手順を紹介します。この記事は、ますます開発が進められている双安定フォトスイッチの調査に役立つガイドとなることが期待されます。

フォトクロミック有機分子は、光がシステムを非侵襲的に熱力学的平衡から遠ざけることができるユニークな刺激であるため、幅広い科学分野で大きな注目を集めています1。適切なエネルギーで光を照射することにより、時空間精度の高いフォトスイッチの構造変調が可能になる2,3,4。これらの利点のおかげで、二重結合(例えば、スチルベン、アゾベンゼン、イミン、フマラミド、チオインジゴ)および開閉(例えば、スピロピラン、ジチエニルエテン、フルギド、ドナー - アクセプターステンハウス付加物)の構成異性化に基づく様々なタイプのフォトスイッチが開発され、様々な長さスケールの適応材料のコアコンポーネントとして利用されてきた。フォトスイッチの代表的な用途は、フォトクロミック材料、薬物送達、切り替え可能な受容体およびチャネル、情報またはエネルギー貯蔵、ならびに分子機械5、6、7、8、9、

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1. 光静止状態(PSS)での1HNMRスペクトル取得

  1. 4.2mg(0.01mmol)のヒドラゾンスイッチ1を含む天然石英NMRチューブに、1.0mLの重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6)を加える。溶液の半分を別のNMRチューブに移す。
  2. NMRチューブの1つを436nmバンドパスフィルターを備えたキセノンアーク灯の前に1cm置きます。NMR試料への照射を開始し、スイッチ.......

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NMR管に436nmの光(初期状態ではZ:E = 54:46)を照射すると、ヒドラゾンC=N結合の支配的なZ対E異性化により、1-Eの割合が増加する(図1)。異性体比は、1HNMRスペクトルにおける別個の異性体の相対シグナル強度から容易に得ることができる(図2)。436nmでの5日間の照射後、試料は92%の1−.......

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フォトスイッチのスペクトルおよびスイッチング特性を調整するための様々な戦略が開発されており、フォトスイッチのレジスタは急速に拡大している28。したがって、それらの光物性を正しく決定することが重要であり、この記事に要約された方法は実験者にとって有用なガイドとなることが期待されます。しかしながら、室温での熱緩和速度が非常に遅いことは、異な?.......

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この研究は、2019年の忠安大学研究助成金と韓国国立研究財団(NRF-2020R1C1C1011134)の支援を受けました。

....

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NameCompanyCatalog NumberComments
1,10-phenanthrolineSigma-Aldrich131377-2.5G
340 nm bandpass filter, 25 mm diameter, 10 nm FWHMEdmund Optics#65-129
436 nm bandpass filter, 25 mm diameter, 10 nm FWHMEdmund Optics#65-138
Anhydrous sodium acetateAlfa aesarA13184.30
Dimethyl sulfoxideSamchunD1138HPLC grade
Dimethyl sulfoxide-d6Sigma-Aldrich151874-25g
Gemini 2000; 300 MHz NMR spectrometerVarian
H2SO4Duksan235
Heating bathJeioTechCW-05G
MestReNova 14.1.1Mestrelab Research S.L., https://mestrelab.com/
Natural quartz NMR tubeNorellS-5-200-QTZ-7
Potassium ferrioxalate trihydrateAlfa aesar31124.06
Quartz absorption cellHellmaHE.110.QS10
UV-VIS spectrophotometerScincoS-3100
Xenon arc lampThorlabsSLS205Fiber adapter was removed

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