Синтез и изследване на сензорен бензимидазонафталимиден флуорофор


Категория на документа: Други


 Въведение

Бързото развитие на нанотехнологиите разширява представата за употребяваните в практиката устройства, пренасяйки ги на молекулярно ниво. Ето защо разработването на нови молекули, способни да имитират процесите в макро-устройствата, представлява значителен изследователски интерес. Молекулните устройства действат посредством електронно и/или ядрено прегрупиране и подобно на макро-устройствата се нуждаят от енергия за функциониране или комуникация на отделните им елементи. За привеждане на молекулните устройства в действие може да бъде използвана химическа, електрическа или светлинна енергия. Луминесценцията е най-широко използваната техника, отговорна за протичането и регулирането на процесите в устройствата на молекулно ниво. Логическите операции се основават на Булева логика, която е фон на съвременните компютри, занимаващи се с "0" и "1" двоичен код. Молекулните или супрамолекулните сензори и превключватели са обещаващи кандидати за реализация на иновативни материали за информационни технологии.
Input H+
Input Na+
Output
Fluoresцence
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1



Фиг. 1. Молекулно устройство, изпълняващо логическа функция AND.

Молекулните сензори показват големи промени в своите фотофизични и електромагнитни свойства така наречените "Off" и "On" състояния, където "Off" и "On" ще бъдат представени като "0" и "1", вследствие на което те могат да извършват логически операции. Този процес е осъществим на молекулно ниво по няколко начина, но към момента най-често се осъществява чрез оптичните свойства на флуоресцентните молекулни сензори, посредством ниски и високи концентрации на гост молекули на вход и отчитане. Първото предложение за извършването на логически операции на молекулно ниво е направено през 1988 г., но тази научна сфера се развива 5 години по-късно, когато аналогията между молекулните сензори и логическите елементи беше експериментално демонстрирана от de Silva (Фиг. 1). Съществуват седем основни логически функции (AND, XNOR, XOR, NOT, NAND, NOR и OR), които са реализирани на молекулно ниво на флуоресцентната интензивност на продукта на изход (слаба емисия - 0 или силна емисия - 1). Изграждането на молекулни логически схеми обаче все още е нова научна област, предоставяща широки изследователски възможности, и неминуемо ще бъде един от основните научни приопритети в бъдеще. Проектирането на сензорни молекули предизвиква сериозен интерес не само в молекулното програмиране, но и в аналитичната химия, поради все по-високите критерии при опазване на околната среда и развитието на диагностичната медицина. Към момента луминесцентните молекулни сензори се проектират върху три основни принципа, основаващи се на механизмите на вътрешно молекулен пренос на заряд, фотоиндуциран електронен и енергиен трансфер. Молекулните сензори базирани на фотоиндуциран енергиен или електронен пренос оперират чрез повишаване или понижаване на флуоресцентната си интензивност, превключвайки емисионния сигнал между "включено" и "изключено" състояние в присъствие на гост молекули. За разлика от тях, при сензорите, изградени върху вътрешно молекулен пренос на заряд, координирането на "гости" води до изместване на максимума на флуоресцентния сигнал, създавайки възможност за получаване на многоканални устройства, притежаващи повече от един флуоресцентен изход.

Направената до тук литературна справка показва, че производните на бензимидазо - нафталимида са off-on-off pH сензорни флуорофори, базирани на вътрешен пренос на заряд. Този клас флуорофори предизвиква интерес в молекулните логически устройства, поради многоканалните си сензорни свойства , чрез които могат да изпълняват не само прости логически функции, но дори и логически операции (например събиране) .

Ι. Литературен преглед
1. Луминесценция

Под влияние на различни външни енергийни източници молекулите на едно съединение поглъщат енергия, която се изразходва за преминаване на техните електрони във възбудено състояние. След определено време молекулите се връщат в основното си състояние като излъчват част от погълнатата енергия във вид на светлина. Тази емисия на фотони от електронно възбудените нива на молекулите се нарича с общото наименование луминесценция. Различните видове луминесценция се класифицират според начина на възбуждане.

Явление
Начин на възбуждане
Фотолуминесценция
Абсорбция на светлина (фотони)
Радиолуминесценция
Йонизиращо лъчение(Х - лъчи, α, β, γ)
Катодолуминесценция
Катодни лъчи
Електролуминесценция
Електрично поле
Термолуминесценция
Нагряване
Хемилуминесценция
Химична реакция
Биолуминесценция
Биохимична реакция
Триболуминесценция
Електростатични сили и сили на триене



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Синтез и изследване на сензорен бензимидазонафталимиден флуорофор 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.