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

2 Plan wykładu Barwniki NIR Struktura i synteza ZastosowanieWewnątrzcząsteczkowe przeniesienie protonu w stanie wzbudzonym (ESIPT)

3 Typy barwników NIR Ftalocyjaniny Kompleksy metali PolimetinoweTrifenylometinowe Chinonowe Azowe Inne

4 Ftalocyjaniny λabs = 884 nm λabs = 765 nm Bardzo trwałeProblem z rozpuszczalnością

5 Kompleksy λabs = 1000 nm log ε ~ 4 Singlet oxygen quenchingksero

6 Polimetinowe 100 nm na jednostkę winylowąSłaba 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 - strukturaλabs = 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 Przesunięciebatochromowe Azot w pozycji mezo Grupa el.-akceptorowa w poz. mezo

10 Trifenylometinowe λabs = 920 nm, log ε = 4.29 λabs = 800 nm, log ε = 5λabs = 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

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

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

18 DRAW, WORM... 1977, Phillips Taiyo-Yuden, 1988, CD-R, NIR1999 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 nagrzewaniemEnergia słoneczna to 3% (UV) + 43% ( nm) + 54% ( nm) Promieniowanie podczerwone jest ekwiwalentem ciepła Materiał chroniący przed ciepłem – matryca z polimerów + barwnik NIR Okna, budki telefoniczne

22 Fotografia w podczerwieniHalogenki 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 protonu w 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). Wewnątrzcząsteczkowe ESIPT Międzycząsteczkowe Podwójne (ESDPT) Wewnątrzcząsteczkowe

25 ESIPT O co chodzi? - Schematyczna reprezentacja

26 ESIPT Struktury

27 ESIPT - benzochinolinyChou - Chem.Commun.,2006,

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

29 ESIPT - GFP o-HBDI p-HBDI

30 ESIPT - zastosowania Sensory w badaniach komórek Sensory na kationyScyntylacyjny licznik promieniowania OLED Barwniki laserowe