Bestemmelse av Photoisomerization Quantum Yield av en Hydrazone Photoswitch

Fotoisomerisering kvanteutbytte er en grunnleggende fotofysisk egenskap som bør bestemmes nøyaktig i undersøkelsen av nyutviklede fotoswitches. Her beskriver vi et sett med prosedyrer for å måle fotoisomerisering kvanteutbyttet av en fotokrom hydrazon som en modell bistable photoswitch.

Photoswitching organiske molekyler som gjennomgår lysdrevne strukturelle transformasjoner er viktige komponenter for å konstruere adaptive molekylære systemer, og de brukes i et bredt spekter av applikasjoner. I de fleste studier som bruker fotowitches, er flere viktige fotofysiske egenskaper som maksimal bølgelengder av absorpsjon og utslipp, molar dempingskoeffisient, fluorescenslevetid og fotoisomerisering kvanteutbytte nøye bestemt på å undersøke deres elektroniske tilstander og overgangsprosesser. Imidlertid er måling av fotoisomerisering kvanteutbyttet, effektiviteten av fotoisomerisering med hensyn til absorberte fotoner, i en typisk laboratorieinnstilling ofte komplisert og utsatt for feil fordi det krever implementering av strenge spektroskopiske målinger og beregninger basert på en passende integrasjonsmetode. Denne artikkelen introduserer et sett med prosedyrer for å måle fotoisomerisering kvanteutbyttet av en bistable photoswitch ved hjelp av en fotokromisk hydrazon. Vi forventer at denne artikkelen vil være en nyttig guide for undersøkelse av bistable fotowitches som blir stadig mer utviklet.

Fotokromiske organiske molekyler har tiltrukket seg betydelig oppmerksomhet i et bredt spekter av vitenskapelige disipliner, da lys er en unik stimulans som kan drive et system bort fra sin termodynamiske likevekt ikke-invasivt¹. Bestråling av lys med passende energier muliggjør strukturell modulering av lysbrytere med høy romlig presisjon ^2,3,4. Takket være disse fordelene er ulike typer fotobrytere basert på konfigurasjons isomerisering av de doble bindingene (f.eks. stilbener, azobenzener, iminer, fumaramider, tioindigos) og ringåpning/-lukking (f.e....

1. ¹H NMR spektrum oppkjøp på fotostasjonær tilstand (PSS)

1. I et naturlig kvarts NMR-rør som inneholder 4,2 mg (0,01 mmol) hydrazonbryter 1, tilsett 1,0 ml deutert dimetylsulfoksid (DMSO-d ₆). Overfør halvparten av løsningen til et annet NMR-rør.
2. Plasser et av NMR-rørene 1 cm foran en Xenon lysbuelampe utstyrt med et 436 nm båndpassfilter. Start bestråling til NMR-prøven og registrer et ¹H NMR-spektrum hver dag til d.......

Ved bestråling av 1 i et NMR-rør med 436 nm lys (Z:E = 54:46 i starttilstand), øker andelen 1-E på grunn av den dominerende Z-til-E-isomeriseringen av hydrazonE C=N-bindingen (figur 1). Det isomeriske forholdet kan lett oppnås fra de relative signalintensitetene til distinkte isomerer i ¹H NMR-spekteret (figur 2). Etter 5 dagers bestråling ved 436 nm når prøven PSS som inneh.......

Ulike strategier for å justere spektral- og bytteegenskapene til fotowitches er utviklet, og registeret over fotowitches vokser raskt²⁸. Det er derfor viktig å bestemme deres fotofysiske egenskaper riktig, og vi forventer at metodene oppsummert i denne artikkelen vil være en nyttig guide til eksperimenter. Forutsatt at den termiske avslapningshastigheten er veldig treg ved romtemperatur, måling av PSS-komposisjoner ved forskjellige bestrålingsbølgelengder, tillater molar dempingskoeffisiente.......

Dette arbeidet ble støttet av Chung-Ang University Research Grants i 2019 og National Research Foundation of Korea (NRF-2020R1C1C1011134).