Chemia koloru cz.8

1. Chemia koloru cz.8 Barwniki bliskiej podczerwieni (NIR) i ESIPT Daniel T. Gryko

2. Plan wykładu • Barwniki NIR • Struktura i synteza • Zastosowanie • Wewnątrzcząsteczkowe przeniesienie protonu w stanie wzbudzonym (ESIPT)

3. Typy barwników NIR • Ftalocyjaniny • Kompleksy metali • Polimetinowe • Trifenylometinowe • Chinonowe • Azowe • Inne

4. Ftalocyjaniny λabs = 884 nm λabs = 765 nm Bardzo trwałe Problem z rozpuszczalnością

5. Kompleksy λabs = 1000 nm log ε ~ 4 Singlet oxygen quenching λabs = 760 nm ksero

6. Polimetinowe • 100 nm na jednostkę winylową • Słaba stabilność dla dłuższych łańcuchów • Słaba fluorescencja n = 0 λabs = 610 nm n = 1 λabs = 693 nm n = 2 λabs = 790 nm n = 3 λabs = 883 nm λabs = 759 nm

7. Polimetinowe - struktura λabs = 800 nm λabs = 800 nm, log ε = 4.66 λabs = 1130 nm

8. Struktura i synteza Squarylium dyes λabs = 766 nm

9. Trifenylometinowe Arylheteroaryl CH=CH 70-100 nm Przesunięcie batochromowe Azot w pozycji mezo Grupa el.-akceptorowa w poz. mezo

10. Trifenylometinowe λabs = 920 nm, log ε = 4.29 λabs = 800 nm, log ε = 5 λabs = 732 nm, ε = 19 tys.

11. Chinonowe λabs = 774 nm λabs = 650 nm λabs = 769 nm

12. Azowe λabs = 710 nm, log ε = 4.33 λabs = 700 nm, log ε = 4.83

13. Inne λabs = 850 nm λabs = 836 nm, log ε = 4.74 λabs ~ 700 nm

14. Inne λabs = 1290 nm λabs = 703 nm, ε = 14300 λabs = 746 nm

15. Rodniki itd.. λabs = 860 nm λabs = 1090 nm, log ε = 5.0 λabs = 724 nm λabs = 750 nm

16. Zastosowania • Dyski optyczne • Materiały chroniace przed nagrzewaniem • Agricultural films • Ksero • Fotografia w podczerwieni • Security printing • Niewidzialne kody kreskowe • NIR-PDT

17. WORM • WORM (write once read many) • Laser diodowy (półprzewodnikowy arsenowo-galowy) 780-840 nm (1984 r.) – nowy rynek b. • CD-R 780-830 nm • DVD-R 630-650 nm Laser czytający (mała int.) Laser piszący Laser piszący

18. DRAW, WORM... • 1977, Phillips • Taiyo-Yuden, 1988, CD-R, NIR • 1999 r, 70 mln dysków Zwiększenie fotostabilności poprzez wygaszanie tlenu singletowego

19. Dyski BLU-Ray • Laser 405 nm (fioletowo-niebieskie światło) • Blue laser diodes - Shuji Nakamura (Nichia Chemical Industries) • GaN półprzewodnikowy • Blu-ray Disc Association

20. Dyski BLU-Ray • Kilka razy większa pojemność (do 50 GB) • Dlaczego więcej informacji? • Rozmiar plamki (zależy od długości fali i optyki) • Laser może byś skupione na mniejszej plamce (580 nm)

21. Materiały chroniące przed nagrzewaniem • Energia słoneczna to 3% (UV) + 43% (400-700 nm) + 54% (700-1800 nm) • Promieniowanie podczerwone jest ekwiwalentem ciepła • Materiał chroniący przed ciepłem – matryca z polimerów + barwnik NIR • Okna, budki telefoniczne

22. Fotografia w podczerwieni • Halogenki srebra nie absorbują promieniowania podczerwonego • Fotouczulacze – światło zielone, czerwone i NIR • Zaabsorbowane na powierzchni mikrokryształów, wstrzykują elektrony w pasmo przewodzące • Poza 1300 nm

23. ESIPT • ESIPT – excited state intramolecular proton transfer (wewnątrzcząsteczkowe przeniesienie protonuw stanie wzbudzonym) • 1947 r., Terenin – pierwsza wzmianka o podwójnej fluorescencji wynikłej z ESIPT • 1950 r., Forster, pierwsza publikacja

24. ESIPT ESPT Excited-state proton transfer (przeniesienie protonu w stanie wzbudzonym). Międzycząsteczkowe Wewnątrzcząsteczkowe ESIPT Podwójne (ESDPT) Wewnątrzcząsteczkowe

25. ESIPT O co chodzi? - Schematyczna reprezentacja

26. ESIPT Struktury

27. ESIPT - benzochinoliny Chou - Chem.Commun.,2006, 4395-4397

28. ESIPT 3,3’-dihydroksy-2,2’-bipirydyl ESDPT Przes. Stokesa ~ 10000 cm-1

29. ESIPT - GFP o-HBDI p-HBDI

30. ESIPT - zastosowania • Sensory w badaniach komórek • Sensory na kationy • Scyntylacyjny licznik promieniowania • OLED • Barwniki laserowe