Фотоуправление люминесценцией гибридных систем, состоящих из квантовой точки и фотохромного лиганда - Свойства нейтральной формы гибридного соединения

Изменение люминесценции гибридных систем, состоящих из квантовой точки и фотохромного лиганда, возможно не только за счет химического воздействия, но и посредством облучения светом определенных длин волн. Подобная система была получена при закреплении спиропирана на поверхности квантовой точки CdSe-ZnS при помощи "якорной" дитиолановой группы. В зависимости от того, в какой изомерной форме находится спиропиран, происходит активация или подавление процесса переноса энергии с КТ на него (Рис. 13).

реакция обратимая фотоизомеризации бесцветных (в видимой области спектра, 9 и 10) спиропиранов в окрашенные (9а и 10а)

Рис. 13. Реакция обратимая фотоизомеризации бесцветных (в видимой области спектра, 9 и 10) спиропиранов в окрашенные (9а и 10а).

Спиропиран не вызывает тушения люминесценции точки, однако при облучении системы ультрафиолетом спиропиран переходит в открытую форму - мероцианин, благодаря чему становится возможен перенос энергии с КТ, в результате чего интенсивность ее люминесценции падает на 45% (Рис. 14). Помимо этого, при "переключении" спиропирана в мероцианин, в спектре люминесценции системы появляется пик последнего, значительно меньший по интенсивности, чем уменьшившийся на 45% пик квантовой точки.

управление люминесценцией квантовой точки путем обратимой изомеризации связанного с ней лиганда - спиропирана

Рис. 14. Управление люминесценцией квантовой точки путем обратимой изомеризации связанного с ней лиганда - спиропирана.

Данный процесс является полностью обратимым, темновая реакция обратной изомеризации (из открытой в закрытую форму) протекает за время порядка нескольких десятков секунд [22]. Открывается возможность создания новых оптических переключателей и молекулярных логических устройств (МЛУ) на основе подобных систем, состоящих из квантовой точки и органического хромофора [ Irie, M. (Ed.) // Photo-Reactive Materials for Ultrahigh Density Optical Memory // Elsevier: Amsterdam, 1994.].

Более перспективными представляются гибридные системы, в которых имеются два стабильных состояния фотохромного лиганда, а реакции его прямой и обратной фотоизомеризации протекают при облучении светом с различными длинами волн. Примером такой системы могут служить квантовые точки CdSe-ZnS с поверхностью, модифицированной производными дитиенилэтена [ Erno Z., Yildiz I., Gorodetsky B., Raymo F., Branda N. // Photochem. Photobiol. Sci., 2010, 249-253.]. Закрепление последнего на поверхность КТ осуществляется при помощи пиридильной группы (Рис. 15).

фотоизомеризация закрепленных на кт открытой (11о) и закрытой (11с) форм дитиенилэтена, функционализированного пиридильной и метилпиридиниевой группами. противоионом в обоих случаях является i

Рис. 15. Фотоизомеризация закрепленных на КТ открытой (11о) и закрытой (11с) форм дитиенилэтена, функционализированного пиридильной и метилпиридиниевой группами. Противоионом в обоих случаях является I-.

Спектр поглощения открытого изомера производного дитиенилэтена (1о) не перекрывается со спектром люминесценции квантовой точки CdSe-ZnS. При облучении системы ультрафиолетом (313 нм) открытый изомер (11о) превращается в закрытый (11c), который поглощает в той же области спектра, в которой излучает КТ (при возбуждении на длине волны 490 нм), в результате чего становится возможным перенос энергии с точки на лиганд. Интенсивность люминесценции системы с закрытым изомером лиганда в три раза меньше интенсивности системы с открытым изомером и составляет лишь 4% от интенсивности излучения свободной КТ. При этом оба изомера, и, соответственно, оба состояния системы стабильны. Обратная реакция фотоизомеризации протекает при облучении производного дитиенилэтена (11с) светом видимой области спектра (550 нм).

Как показывает литературный обзор, гибридные системы на основе органических лигандов и квантовых точек активно исследуются. В таких системах квантовая точка обычно является генератором выходного сигнала (люминесценции), а органический лиганд - рецептором входного сигнала, и тип рецептора определяет возможную область применения системы. Гибридные системы, в которых рецептор реагирует на какое-либо соединение, являются хемосенсорами. Гибридные системы, в которых рецептором является фотохром, переключаются из одного состояния в другое под действием света и представляют собой удобные модели фотопереключателей. В настоящей работе исследованы свойства подобной гибридной системы на основе квантовых точек CdS и стирилхинолинового лиганда.

Похожие статьи




Фотоуправление люминесценцией гибридных систем, состоящих из квантовой точки и фотохромного лиганда - Свойства нейтральной формы гибридного соединения

Предыдущая | Следующая