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水面上单分子层膜通过磷脂光控开关实现可逆光学控制——实验

来源:上海谓载 浏览 11 次 发布时间:2021-11-22


实验


样品 含偶氮苯的二烷基磷酸酯DT Azo-3P、DT Azo-5P和DT Azo-9P的合成已在前面描述过。20个DT Azo-5P(或-3P和-9P)单分子膜由0.6 mM氯仿溶液在空气H2O(微孔,18 MΩ/cm-1)上分散 在VSFG实验中,在自制的7×7 cm2槽中,以及在用于等温线测量的6×23 cm2商用金属朗缪尔槽(Kibron Inc.,芬兰)中的界面。 正常DPPC和d75 DPPC(图1)从Avanti极性脂质中获得,均溶于氯仿中,浓度约为0.7mM。 两种脂类的混合物是通过在表面摊铺之前混合每种化合物的溶液制成的。 每个分子的面积由散布在水面上的0.5μL液滴的数量控制。 使用中心波长为370和450 nm、功率分别为8.3和21 mW的二极管在光开关脂质的两种构象之间切换,如图1所示。 我们将370和450 nm辐照后的系统分别称为“顺式”和“反式”状态,尽管始终存在构象的混合物。 由于顺式和反式之间的吸收差在370nm左右非常大,因此可以获得相对纯净的顺式状态。 如果假设顺式状态在390 nm处的吸光度为零(图1),则该波长处的小吸光度是由顺式状态中存在的反式状态引起的。 由于390nm处的吸光度是完全热平衡跨光谱的5%,我们得出结论,最多有5%的跨分子对整个吸收光谱有贡献。 如果顺式态在390nm处有一个小的吸收,则反式分子的比例甚至低于这5%。 然而,顺式构象和反式构象在450 nm处的吸收对比度并不大,导致一些顺式分子出现在,我们这里称之为反式状态。 反式状态将被顺式分子“污染”。 由于反式状态是热有利的,辐射平衡将更多地转移到反式状态,从而降低顺式污染。 通过将完全热平衡的反式态的UVvis吸收光谱与450 nm辐照半分钟后立即的光谱进行比较,可以从观察中提取顺式污染的量,即后一光谱可以由完全热平衡的反式光谱的0.75倍构成,并且 cis光谱的0.25倍。 由此我们得出结论,反式州最多存在25%的顺式“污染”。 如果样品保持在黑暗中,顺式态的紫外光谱和SFG光谱在30分钟内都不会发生变化:显然,顺式到反式的热转变很慢。 transcis和顺反异构化的量子产率都与波长有关,通常为10%。 (参见参考文献21)。


设置。 表面压力测量。 使用商用张力计(芬兰Kibron)使用针作为探针测量表面压力。 在压缩等温线实验中,该层的压缩速率为 ∼ 7Å2/分子/分钟,带有两个移动屏障。 在等温线实验中,分子的顺式状态是通过用370nm的光照射样品约60秒,然后将其摊铺在表面上制备的。


振动和频发生光谱学。 使用可见光脉冲(12540 cm-1, ∼ 20μJ,带宽为17 cm-1,半最大全宽,半高宽),与宽带红外脉冲(中心为2160或2960 cm-1)重叠,分别研究C-D和C-H拉伸模式,脉冲能量为 ∼ 5μJ,半高宽带宽为150cm-1)。 这些红外脉冲是由一个OPG/OPA(TOPAS,光转换)产生的,OPG/OPA(TOPAS,光转换)由一个激光器的部分输出泵浦 ∼ 100 fs放大钛宝石激光系统(联想,相干公司)。 窄带VIS脉冲提供了实验的光谱分辨率,而宽带IR脉冲允许同时检测多种振动模式。10,22为了校正IR功率的频率依赖性,VSFG光谱通过取自z切割石英的参考光谱进行归一化。 可见光和红外光束相对于表面法线的入射角分别为35°和40°。 两束光束都聚焦到大约100μm的束腰。 可见光束的能量密度足够低,可以避免偶氮苯部分的双光子异构化,这是通过比较辐照前后的光谱来检查的。 VSFG光通过单色仪进行光谱分散,并通过电子倍增电荷耦合器件(EMCCD和或技术)进行检测。 除非另有说明,否则在s-偏振VSFG、s-偏振VIS和p-偏振IR(SSP)条件下,纯DT偶氮-5P实验在60 s内记录VSFG光谱,混合物在180 s内记录VSFG光谱。 在我们交替使用顺式和反式状态的实验中,二极管从上方照射系统。 二极管发出的光没有聚焦,几乎照射了整个槽,因此,由于脂质从照射区域外扩散到激光焦点而导致的信号失真不是一个重要因素。 压力计和激光焦点均位于二极管照射区域内。 我们始终照射至少100秒(分别对应于370和450 nm的1.5*1018和4.8*1018光子)以获得最大转换,这从动力学研究中显而易见:照射超过100秒不会再改变压力和VSFG信号。



水面上单分子层膜通过磷脂光控开关实现可逆光学控制——摘要、介绍

水面上单分子层膜通过磷脂光控开关实现可逆光学控制——实验

水面上单分子层膜通过磷脂光控开关实现可逆光学控制——结果与讨论

水面上单分子层膜通过磷脂光控开关实现可逆光学控制——结论、致谢!