Name: a technical guide for performing spectroscopic measurements on metal-organic frameworks
Uploaded: 2023-04-28T13:20:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Technical Guide for Performing Spectroscopic Measurements on Metal-Organic Frameworks at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי משרד האנרגיה תחת מענק DE-SC0012446.

1. הכנת מתלי MOF באמצעות מייצב פולימרי
<ol><li>שקלו 50 מ"ג של פוליאתילן גליקול עם סיום ביס-אמינו (PNH2, Mn ~1,500) (ראו טבלת חומרים) והעבירו לבקבוקון של דראם אחד (Table of Materials). שקלו 1-5 מ"ג PCN-222(fb) (ראו פרוטוקול סינתטי11) והכניסו אותו לאותו בקבוקון עם PNH2...

בעוד שהתוצאות והפרוטוקולים לעיל מתווים הנחיות כלליות למזעור הפיזור מ-MOFs באפיון ספקטרוסקופי, קיימת שונות גדולה בגודל ובמבנה חלקיקי MOF המשפיעה על התוצאות הספקטרוסקופיות, ולכן מטשטשת את שיטות הפרשנות. כדי לעזור להבהיר את הפרשנות ולהקל על המתח שמגיע עם ניתוח נתונים ספקטרוסקופיים של MOF, מציאת...

מסגרות מתכתיות-אורגניות (MOFs) מורכבות מצמתים של תחמוצת מתכת המקושרים על ידי מולקולות אורגניות, היוצרות מבנים נקבוביים היררכיים כאשר החלקים המרכיבים אותם מגיבים יחד בתנאים סולבותרמיים1. MOFs נקבוביים לצמיתות דווחו לראשונה בתחילת שנות ה-2000, ומאז, התחום המתפתח התרחב והקיף מגוון רחב של יישומים, בהתחשב בכוונון הייחודי של הרכיבים המבניים שלהם 2,3,4,5,6,7. במהלך צמיחת תחום MOFs, היו קומץ חוקרים ששילבו חומרים פוטואקטיביים בצמתים, בליגנדות ובנקבוביות של MOFs כדי לרתום את הפוטנציאל שלהם בתהליכים מונעי אור, כמו פוטוקטליזה 8,9,10,11, upconversion12,13,14,15,16 ופוטואלקטרוכימיה 17,18. קומץ מהתהליכים מונעי האור של MOFs סובבים סביב העברת אנרגיה ואלקטרונים בין תורמים ומקבלים17,19,20,21,22,23,24,25. שתי הטכניקות הנפוצות ביותר המשמשות לחקר אנרגיה והעברת אלקטרונים במערכות מולקולריות הן ספקטרוסקופיית פליטה ובליעה חולפת26,27.
מחקר רב על MOFs התמקד באפיון פליטות, בהתחשב בקלות היחסית בהכנת דגימות, ביצוע מדידות, וניתוח פשוט (יחסית) 19,22,23,24,28. העברת אנרגיה מתבטאת בדרך כלל באובדן עוצמת הפליטה של התורם ולאורך חייו ועלייה בעוצמת הפליטה של המקבל המוטען בעמוד השדרה של MOF 19,23,28. עדות להעברת מטען ב-MOF מתבטאת בירידה בתפוקת הפליטה הקוונטית ובמשך החיים של הכרומופור ב-MOF29,30. בעוד ספקטרוסקופיית פליטה היא כלי רב עוצמה בניתוח MOFs, היא מתייחסת רק לחלק מהמידע הדרוש כדי להציג הבנה מכניסטית מלאה של פוטוכימיה של MOF. ספקטרוסקופיית בליעה חולפת יכולה לא רק לספק תמיכה לקיומה של העברת אנרגיה ומטען, אלא השיטה יכולה גם לזהות חתימות ספקטרליות הקשורות להתנהגויות מצב מעורר סינגלט ושלישייה לא פולטות, מה שהופך אותה לאחד הכלים הרב-תכליתיים ביותר לאפיון31,32,33.
הסיבה העיקרית לכך שטכניקות אפיון חזקות יותר כמו ספקטרוסקופיית בליעה חולפת מיושמות לעתים רחוקות על MOFs היא הקושי בהכנת דגימות עם פיזור מינימלי, במיוחד עם מתלים34. במחקרים המעטים שהצליחו לבצע ספיגה חולפת על MOFs, MOFs הם בגודל של <500 ננומטר, עם כמה יוצאים מן הכלל, המדגישים את החשיבות של הקטנת גודל החלקיקים כדי למזער פיזור 15,21,25,35,36,37. מחקרים אחרים עושים שימוש בשכבות דקות MOF17 או SURMOFs38,39,40 כדי לעקוף את בעיית הפיזור; עם זאת, מנקודת מבט ישימה, השימוש בהם מוגבל למדי. בנוסף, כמה קבוצות מחקר החלו ליצור יריעות פולימריות של MOFs עם נפיון או פוליסטירן34, הראשון מעלה כמה חששות ליציבות בהתחשב בקבוצות סולפונטים חומציים מאוד על נפיון. בהשראת הכנת מתלי מוליכים למחצה קולואידים 41,42, מצאנו הצלחה רבה בשימוש בפולימרים כדי לסייע להשהות ולייצב חלקיקי MOF למדידות ספקטרוסקופיות11. בעבודה זו, אנו קובעים הנחיות ישימות נרחבות שיש לעקוב אחריהן בכל הנוגע להכנת מתלי MOF ואפיונם בטכניקות ספקטרוסקופיית פליטה, ננו-שנייה (ns) וספיגה חולפת אולטרה-מהירה (uf).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 cm cuvette sample mount (SM1)</td>
			<td>Edinburgh Instruments</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mL disposable syringes</td>
			<td>EXELINT</td>
			<td>26044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 mL disposable syringes</td>
			<td>EXELINT</td>
			<td>26252</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-dram vials</td>
			<td>FisherSci</td>
			<td>CG490001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20 nm syringe filters</td>
			<td>VWR</td>
			<td>28138-005</td>
			<td>The filters are made by Whatman/Cytiva, and their catalog number is 6809-1002</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 nm syringe filters</td>
			<td>Cytiva, Whatman</td>
			<td>6784-1302</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Absorption spectrophotometer</td>
			<td>Agilent&#160;</td>
			<td>Cary 5000 Spectrophotometer</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetronitrile (ACN)</td>
			<td>FisherSci</td>
			<td>AA36423</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ar gas tank</td>
			<td>Linde/PraxAir</td>
			<td>P-4563</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bis amino-terminated polyethylene glycol (PNH2)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>452572</td>
			<td>MOF suspending agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clamping sample mount for nsTA (SM2)</td>
			<td>Ultrafast Systems</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Concave lens for telescope(CCL1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LD1613-A-ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Convex lens for telescope (CVL1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LA1708-A-ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom 1 cm optical cell with 24/40 outer joint</td>
			<td>QuarkGlass</td>
			<td>QSE-1Q10-2440 (Spectrosil Cat #1-Q-10</td>
			<td>We requested the 1 cm cell to have a joint</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom 2mm optical cell with 14/20 outer joint</td>
			<td>QuarkGlass</td>
			<td>QSE-1Q2-1420 (Spectrosil Cat # 1-Q-2)</td>
			<td>We requested the 2 mm cell to have a joint</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethylformamide (DMF)</td>
			<td>FisherSci</td>
			<td>D119</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dye laser (Nd:YAG pumped) for 415 nm output</td>
			<td>Sirah</td>
			<td>CobraStretch</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dye laser dye, Exalite 417</td>
			<td>Luxottica</td>
			<td>4170</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Femtosecond laser</td>
			<td>Coherent</td>
			<td>Astrella</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorimeter&#160;</td>
			<td>Photon Technology Inc. (Horiba)</td>
			<td>QuantaMaster QM-200-4E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorimeter arc lamp, 75 W</td>
			<td>Newport</td>
			<td>6251NS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorimeter PMT</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>1527</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorimeter Software</td>
			<td>PTI/Horiba</td>
			<td>FelixGX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorimeter TCSPC Module</td>
			<td>Becker &#38; Hickl GmbH</td>
			<td>PMH-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lens mounts for telescope</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LMR1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Long purging needles</td>
			<td>STERiJECT</td>
			<td>PRE-22100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stirrer</td>
			<td>Ultrafast Systems</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mirror 1 (MM1) 350-700 nm</td>
			<td>Newport</td>
			<td>10Q20BB.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM1 mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>KM100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM1 post</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TR2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM1 post holder</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH1.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM2 mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MFM05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM2,3 mirrors</td>
			<td>thorlabs</td>
			<td>BB03-E02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM2,3 post</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MS3R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM2,3 post bases</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MBA1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM2,3 post holders</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MPH50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MM3 mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MK05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mounting posts for telescope optics</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TR4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanosecond TA Nd:YAG lasers</td>
			<td>Spectra-Physics</td>
			<td>QuantaRay INDI Nd:YAG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanosecond TA spectrometer</td>
			<td>Edinburgh Instruments</td>
			<td>LP980</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nsTA ICCD camera</td>
			<td>Oxford Instruments</td>
			<td>Andor iStar ICCD camera</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nsTA PMT&#160;</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>R928</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical parametric amplifier</td>
			<td>Ultrafast Systems</td>
			<td>Apollo</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm</td>
			<td>FisherSci</td>
			<td>S37440</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinhole wheel</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PHW16</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinhole wheel post base</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CF125C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinhole wheel post holder</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH1.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinhole wheel post/mount assembly</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NDC-PM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>post bases for telescope optics</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CF125C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>post holders for telescope optics</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power detector for ns TA</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>S310C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism assembly (P2,3)</td>
			<td>Edinburgh Instruments</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism mount (P1)</td>
			<td>OWIS</td>
			<td>K50-FGS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism post (P1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TR4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism post base (P1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CF125C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prism post holder (P1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz prisms (P1-P3)</td>
			<td>Newport</td>
			<td>10SR20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber outer joint septa (14/20)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89097-540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber outer joint septa (24/40)</td>
			<td>ChemGlass</td>
			<td>CG-3022-24</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonication tip</td>
			<td>Branson</td>
			<td>product discontinued</td>
			<td>Closest alternative is 1/8&#34; diam. tip from iUltrasonic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Square ND filters</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NEK01S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stir bars</td>
			<td>StarnaCells/FisherSci</td>
			<td>NC9126395</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thorlabs power detector for ufTA</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>S401C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thorlabs power meter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PM100D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tip sonicator</td>
			<td>Branson</td>
			<td>Digital Sonifer 450, product discontinued</td>
			<td>Closest alternative is SFX550 from iUltrasonic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tygon tubing</td>
			<td>Grainger</td>
			<td>8Y589</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ufTA ND filter wheel</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NDC-25C-2-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ufTA ND filter wheel mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NDC-PM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ufTA ND filter wheel post</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ufTA ND filter wheel post base</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CF125C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ufTA pump alignment mirror</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PF10-03-F01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrafast TA telescope assembly</td>
			<td>Ultrafast Systems</td>
			<td>n/a</td>
			<td>Contact company</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrafast transient absorption spectrometer</td>
			<td>Ultrafast Systems</td>
			<td>HeliosFire</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xe arc probe lamp</td>
			<td>OSRAM</td>
			<td>4050300508788</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a technical guide for performing spectroscopic measurements on metal-organic frameworks

מסגרות מתכת-אורגניות (MOFs) מציעות פלטפורמה ייחודית להבנת תהליכים מונעי אור בחומרי מצב מוצק, בהתחשב בכוונון המבני הגבוה שלהם. עם זאת, ההתקדמות של פוטוכימיה מבוססת MOF עוכבה על ידי הקושי לאפיין באופן ספקטרלי חומרים אלה. בהתחשב בכך ש-MOFs הם בדרך כלל גדולים מ-100 ננומטר, הם נוטים לפיזור אור מוגזם, מה שהופך נתונים מכלים אנליטיים יקרי ערך כמו בליעה חולפת וספקטרוסקופיית פליטה לכמעט בלתי ניתנים לפענוח. כדי לקבל תובנות משמעותיות על תהליכים פוטו-כימיים ופיזיקליים מבוססי MOF, יש לשקול במיוחד הכנה נכונה של MOFs למדידות ספקטרוסקופיות, כמו גם את מערכי הניסוי המפיקים נתונים באיכות גבוהה יותר. בהתחשב בשיקולים אלה, המדריך הנוכחי מספק גישה כללית ומערכת הנחיות לחקירה ספקטרוסקופית של MOFs. המדריך עוסק בנושאים המרכזיים הבאים: (1) שיטות הכנת דגימות, (2) טכניקות/מדידות ספקטרוסקופיות עם MOFs, (3) מערכי ניסויים, (3) ניסויי בקרה ו-(4) אפיון יציבות לאחר ריצה. עם הכנת דגימות מתאימה וגישות ניסיוניות, התקדמות חלוצית לקראת ההבנה הבסיסית של אינטראקציות אור-MOF ניתנת להשגה משמעותית יותר.

ספקטרום הבליעה האלקטרוני של PCN-222(fb) עם ובלי PNH2 וסינון מוצגים באיור 4. ה- MOF ללא PNH2 היה רק קצה סוני ומדולל. כאשר משווים בין שני הספקטרים, ההבדל הגדול ביותר הוא מזעור הפיזור הבסיסי, שמופיע כבליעה רחבה כלפי מעלה עם אורכי גל פוחתים וגם מרחיב את המעברים האלקטרוניים באופ?...

Watch this Scientific Journal Video about A Technical Guide for Performing Spectroscopic Measurements on Metal-Organic Frameworks at JoVE.com

A Technical Guide for Performing Spectroscopic Measurements on Metal-Organic Frameworks

כאן, אנו משתמשים במייצב פולימרי כדי להכין מתלי מסגרת מתכתית-אורגנית (MOF) המציגים פיזור מופחת במידה ניכרת בספקטרום מצב הקרקע והבליעה הארעית שלהם. עם השעיות MOF אלה, הפרוטוקול מספק הנחיות שונות לאפיון ה- MOFs באופן ספקטרוסקופי כדי להניב נתונים הניתנים לפרשנות.

מדריך טכני לביצוע מדידות ספקטרוסקופיות במסגרות מתכת-אורגניות

Metal-organic frameworks (MOFs) offer a unique platform to understand light-driven processes in solid-state materials, given their high structural ...

לעתים קרובות, מדידת האופן שבו האור מתקשר עם מסגרות אורגניות מתכתיות, או MOFs, קשה לאופי הפיזור הגבוה שלהן. פרוטוקול זה הוא מדריך פשוט ויעיל להכנת דגימות מדידות לטכניקות ספקטרוסקופיות בעלות תובנה גבוהה. ההליך מבוסס באופן רופף על מערכות קודמות המשתמשות במוליכים למחצה קולואידים המיוצבים באמצעות פולימרים.אז, זה יכול להיות מיושם על מערכות שונות הדורשות השעיה של חומרים. הבעיה הגדולה ביותר עם ההליך היא שהוא צריך להיות מכוון לסוג MOF. הגישה הטובה ביותר היא לסנן באופן שיטתי את משתני הליך זה עבור משרד החינוך.התחל על ידי הכנת תרחיף של freebase PCN 222 המכיל bis amino סיים פוליאתילן גליקול, או peg aminated, בממס מתאים. באמצעות סוניק חוד, סוניק את המתלים למשך שתיים עד חמש דקות באמפליטודה של 20% עד 30% עם שתי שניות דולקות ושתי שניות הפסקה. להבטיח פיזור תקין והומוגניות של המתלים לאחר סוניקציה.ציירו את המתלה לתוך מזרק פלסטיק טרי של 10 מיליליטר. הסר את מחט המזרק והחלף אותה במסנן מזרק רשת פוליטטרה-פלואורואתילן (polytetrafluoroethylene) או PTFE (PTFE). מעבירים את המסגרת האורגנית המתכתית, או MOF, דרך מסנן המזרק לבקבוקון נקי חדש.כדי להקטין את גודל כתם הקרן, לפגוע בקובט שני מילימטר, הקם טלסקופ גלילי עם עדשה קעורה, או CCL אחת, ואחריה עדשה קמורה, או CVL אחת, הפוגעת בלייזר. ודאו שהמרחק בין שתי העדשות הוא בערך ההבדל בין שני מרחקי המוקד של העדשות. פתחו הן את תריסי הלייזר והן את תריסי הבדיקה והחליפו את דלת תושבת הדגימה הראשונה, SM אחת, בדלת תושבת הדגימה השנייה, SM שתיים.ומניחים כרטיס פתק לתוך הר ההידוק SM שני כך שהכיוון שלו פונה לחלוטין לקרן הבדיקה. לאחר מכן, הגדר סדרה של שלוש מראות מיני בשם MM אחת, שתיים, שלוש. כוון את קרן הלייזר הנכנסת על ידי כוונון בקירוב של ידיות הסיבוב בתושבת P three קינמטית למרכז MM one.כדי למזער את התפשטות קרן הלייזר ממראה למראה, מקם MM שתיים לפני MM אחת כדי להקטין את זווית ההשתקפות בין שתי המראות. כאשר הקרן פוגעת בערך במרכז MM אחד, סובב MM אחד כך שקרן הלייזר המוחזרת תפגע MM שתיים במרכז. באופן דומה, כאשר הקרן פוגעת במרכז מ"מ שתיים, סובב אותה כך שקרן הלייזר המוחזרת תפגע במ"מ שלוש במרכז.כאשר הקרן פוגעת בערך במרכז מ"מ שלוש, סובב את מ"מ שלוש כדי לגרום לקרן הלייזר המוחזרת לפגוע בכרטיס פתק היישור באותה נקודה כמו קרן הבדיקה. באמצעות הידיות האנכיות והאופקיות במראות, כוונן את מיקומי קרן הלייזר בכל מראה ובכרטיס ההערה, וודא שלקרן יש מעט מאוד חיתוך לאורך נתיבה. חזור על יישור הקרן כפי שהודגם קודם, באמצעות קובטה של שני מילימטר עם מפרק פנימי של 14 על 20, או SC שניים, ומחיצת גומי של 14 על 20.הכנס את הדגימה לתושבת דגימת הידוק, או SM שתיים, הפונה לחלוטין לנתיב קרן הבדיקה. לאחר מכן, כוונן את מיקומי קרן הלייזר על כל מראה ושני SM, עם הידיות האנכיות והאופקיות על המראות. עם בוחש בפרופיל נמוך, מערבבים את הדגימה במתינות ומבצעים מדידות ספיגה חולפת, או TA.כדי ליישר את קורות המשאבה והבדיקה לספיגה חולפת מהירה במיוחד, או מדידות TA מהירות במיוחד, ראשית, הכינו את תמיסת הכרומופור ללא ניקוי. הפעל את מקור משאבת הלייזר והספקטרומטר המהירים במיוחד. פתח את תוכנת המגבר הפרמטרי האופטי והגדר אותה לאורך גל העירור הרצוי.פתח את תוכנת ספקטרומטר TA האולטרה מהירה ובחר חלון בדיקה. מקם את הקובטה הסטנדרטית במחזיק הדגימה בקו אחד עם קרן הבדיקה. כוונן את עוצמת מקור המשאבה באמצעות צפיפות ניטרלית או גלגל מסנן ND כדי לראות את קרן המשאבה במידת הצורך.הניחו כרטיס פתק לבן על צד הקובט הפונה למשאבה ולקרן הבדיקה. התאם את נקודת המשאבה בכרטיס ההערה עם ידיות הסיבוב על התושבת הקינמטית, כך שאנכית, היא באותו גובה כמו קרן הבדיקה ואופקית, היא נמצאת במרחק של מילימטר או שניים ליד קרן הבדיקה. ללא כרטיס ההערה, כוונן את מיקומי קרן המשאבה כדי לקבל את האות הספקטרלי הגבוה ביותר של TA.כאשר המשאבה ואלומות הבדיקה מיושרות, החלף את מחזיק תא הדגימה בגלגל חור סיכה רכוב בעל חורים של 2000 אלף עד 25 מיקרון בנקודת המוקד של קרן הלייזר. ודא שגלגל חור הסיכה קרוב, אם לא בדיוק, בניצב לנתיב קרן הלייזר. הגדר את גלגל חור הסיכה כך שקרן הלייזר תעבור דרך חור הסיכה של 2000 מיקרון.לאחר מכן, הגדירו גלאי המחובר ליד מד כוח בצד השני של גלגל חור הסיכה כך שכל קרן הלייזר תפגע בגלאי. סובב את הגלגל לגדלים קטנים יותר, מדידת ההספק בכל גודל כדי לקבוע את גודל נקודת האלומה. כדי לבצע בדיקת תגובת הספק ליניארית, לאחר שהמשאבה ואלומות הבדיקה מיושרות ודגימת MOF מעורבבת במחזיק הדגימה, מדוד ורשום את עוצמת המשאבה הממוצעת באמצעות מד כוח המחובר לגלאי בנתיב קרן המשאבה.הסר את הגלאי מנתיב האלומה. במצב TA בתצוגה חיה, הקלט את אות הדלתא OD של דגימת MOF בנקודות שונות בספקטרום TA מיד לאחר תגובת הציוץ של כשתיים עד שלוש פיקושניות. התווה את נקודות הנתונים שנרשמו כ- Delta OD לעומת עוצמת אירוע בתוכנת ניתוח נתונים.אם יש תגובת כוח ליניארית, העלילה המתקבלת יוצרת קו ישר, כאשר יירוט Y הוא אפס. אם יש תגובת כוח לא ליניארית, כצפוי, נצפות בדרך כלל סטיות משמעותיות מעקומה ליניארית. כאשר משווים את ספקטרום הבליעה האלקטרונית של PCN 222 החופשי ל-PEG משועשע, הספקטרום של PCN 222 ללא PEG משועבד וסינון הראה מעבר אלקטרוני רחב יותר ופיזור בסיסי ניכר.ללא שימוש ב-aminated peg, ספקטרום העירור והפליטה של freebase PCN 222 והמקשר, H2TCPP ב-DMF, התיישרו היטב. ההבדלים באורך חיי הפליטה יוחסו למרווה של העברת אנרגיה של מקשרי H2TCPP חלבונים וחלבונים. ספקטרום TA של PCN 222 ללא PEG משועבד מיד לאחר עירור פס המיון ב 415 ננומטר הראה פיזור משמעותי, מה שגרם לספקטרום TA להיות שלילי יותר ויותר עם אורך גל פוחת.זה עמד בניגוד מוחלט לספקטרום של H2TCPP בתמיסה. גם הקינטיקה של H2TCPP ו-freebase PCN 222 ללא PEG משועבד הייתה שונה לחלוטין. עם זאת, הספקטרום של freebase PCN 222 עם PEG aminated ואורך חייו התיישר הרבה יותר טוב עם ספקטרום H2TCPP TA.ספקטרום TA מהיר במיוחד של PCN 222 חופשי עם PEG משועבד דמה לזה של המקשר בתמיסה, והראה אקונומיקה במצב קרקע בערך 420 ננומטר וספיגת מצב מעורר משני צדי האקונומיקה. כל התצפיות הללו הצביעו על כך שהאות שנצפה היה מה-MOF ולא עקב פיזור. זה קריטי למדוד את הספקטרום והקינטיקה של מקשר MOF המומס כדי להבין למה לצפות כאשר בוחנים את הספקטרום והקינטיקה של MOF עצמו.טכניקה זו מאפשרת לחוקרים להתמקד באמת בהבנת התנהגות הדגימה כאשר היא נחשפת לאור, במקום למצוא דרכים להכין דגימה כראוי למדידות.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

הכנת מסגרות מתכת אורגנית הידרופובי באמצעות פלזמה משופרת שיקוע הכימי של Perfluoroalkanes להסרת אמוניה

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

מסגרות סינתזה ואפיון של פונקציונליות מתכת אורגנית

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Synthesis of a Water-soluble Metal&#8211;Organic Complex Array

Synthesis of a Water-soluble MetalÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œOrganic Complex Array

סינתזה של מערך מורכב מתכת-אורגנית נמס במים

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as ...

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

Functionalization פני השטח של מסגרות מתכת-אורגנית להתנגדות לחות משופר

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks (MOFs)

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks MOFs

פיתוח זרזים הטרוגנית אנאנטיוניקטיביים באמצעות מתכת כיאלית-אורגנית מסגרות (MOFs)

Substrate size discrimination by the pore size and homogeneity of the chiral environment at the reaction sites are important issues in the validation of ...

Synthesis of Single-Crystalline Core-Shell Metal-Organic Frameworks

Because of their designability and unprecedented synergistic effects, core-shell metal-organic frameworks (MOFs) have been actively examined recently. ...

Synthesis of Low-Valent MOFs from Multitopic Phosphine Linkers

Experimental Approaches for the Synthesis of Low-Valent Metal-Organic Frameworks from Multitopic Phosphine Linkers

Experimental Approaches for the Synthesis of Low-Valent Metal-Organic Frameworks from Multitopic Phosphine Linkers (Video) | JoVE 

גישות ניסיוניות לסינתזה של מסגרות מתכת-אורגניות בעלות ערך נמוך ממקשרים רב-נושאיים של פוספין

Metal-organic frameworks (MOFs) are the subject of intense research focus due to their potential applications in gas storage and separation, biomedicine, ...

Magnetometric Characterization of Redox-Active MOFs Solid-State Electrochemistry

Magnetometric Characterization of Intermediates in the Solid-State Electrochemistry of Redox-Active Metal-Organic Frameworks

Magnetometric Characterization of Intermediates in the Solid-State Electrochemistry of Redox-Active Metal-Organic Frameworks (Video) | JoVE 

אפיון מגנטומטרי של מתווכים באלקטרוכימיה של מצב מוצק של מסגרות מתכת-אורגניות פעילות חמצון-חיזור

Electrochemical energy storage has been a widely discussed application of redox-active metal-organic frameworks (MOFs) in the past 5 years. Although MOFs ...

Triazole and Tetrazole Functionalized Zr-MOFs Synthesis and Characterization

Synthesis of Triazole and Tetrazole-Functionalized Zr-Based Metal-Organic Frameworks Through Post-Synthetic Ligand Exchange

Functionalizing Metal-Organic Frameworks: Advancements, Challenges, and the Power of Post-Synthetic Ligand Exchange (Video) | JoVE

סינתזה של מסגרות מתכתיות-אורגניות מבוססות Zr מבוססות טריאזול וטטרזול באמצעות חילופי ליגנדים פוסט-סינתטיים

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous materials that are formed through coordination bonds between metal clusters and organic ligands. ...

Preparation of the Metal&#45;Organic Framework &#40;MOF&#41; Sample for Nitrogen Porosimetry

Preparation of the Metal-Organic Framework (MOF) Sample for Nitrogen Porosimetry (Video) | JoVE 

הכנת דגימת מסגרת מתכתית-אורגנית (MOF) לפרוזימטריה של חנקן