นทร 2555 - silpakorn universityขอขอบคุณภาคว ิชาเคม...

การสงเคราะหสารทมความวองไวทางแสงสาหรบประยกตใชในการตรวจวดไอออนและไดโอดเปลงแสงชนดอนทรย

โดย

นายกฤช เศรษฐการ

วทยานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวทยาศาสตรมหาบณฑต

สาขาวชาเคมอนทรย

ภาควชาเคม

บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

ปการศกษา 2555

ลขสทธของบณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

สำนกหอ

สมดกลาง

SYNTHESIS OF PHOTOACTIVE COMPOUNDS FOR ION-SENSING AND

ORGANIC LIGHT EMITTING DIODES APPLICATIONS

By

Mr. Krit Setthakarn

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree

Master of Science Program in Organic Chemistry

Department of Chemistry

Graduate School, Silpakorn University

Academic Year 2012

Copyright of Graduate School, Silpakorn University

สำนกหอ


บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร อนมตใหวทยานพนธเรอง “การสงเคราะหสารทมความวองไวทางแสงสาหรบประยกตใชในการตรวจวดไอออนและไดโอดเปลงแสงชนดอนทรย” เสนอโดย นายกฤช เศรษฐการ เปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตรปรญญาวทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาเคมอนทรย

……........................................................... (ผชวยศาสตราจารย ดร.ปานใจ ธารทศนวงศ)

คณบดบณฑตวทยาลย วนท..........เดอน.................... พ.ศ........... อาจารยทปรกษาวทยานพนธ ผชวยศาสตราจารย ดร.นนทนตย วานชาชวะ คณะกรรมการตรวจสอบวทยานพนธ .................................................... ประธานกรรมการ (อาจารย ดร.โอภา บางเจรญพรพงค) ............/......................../.............. .................................................... กรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.พชณตา ธรรมยงคกจ) ............/......................../.............. .................................................... กรรมการ (ผชวยศาสตราจารย ดร.นนทนตย วานชาชวะ) ............/......................../..............

สำนกหอ


ง

53302201 : สาขาวชาเคมอนทรย คาสาคญ : เซนเซอรปรอท/ ฟลออเรสเซนตเซนเซอร/ ไอโอโนฟอร/ ฟลออโรฟอร/

ฟลออโรไอโอโนฟอร/ ไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย กฤช เศรษฐการ : การสงเคราะหสารทมความวองไวทางแสงสาหรบประยกตใชในการตรวจวดไอออนและไดโอดเปลงแสงชนดอนทรย. อาจารยทปรกษาวทยานพนธ : ผศ. ดร.นนทนตย วานชาชวะ. 123 หนา.

งานวจยนเสนอการประยกตใชสารเรองแสงฟลออเรสเซนต 4 ชนด โดยสารเรองแสงฟลออเรสเซนต I และ II ถกสงเคราะหเพอใชเปนเซนเซอรสาหรบการตรวจจบ Hg2+ และสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และ IV ถกใชในการพฒนาไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย เซนเซอร I

และ II ถกสงเคราะหมาจาก 2-(3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl)ethanamine ทเชอมตอกบ Rhodamine B hydrochloride และ N-(pyren-l-yl)acetamide ตามลาดบ และศกษาพฤตกรรมการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอรทง 2 ชนดตอการดกจบ Hg2+ เทยบกบไอออนของโลหะทรานซชน อลคาไลน และอลคาไลนเอรทชนดตางๆ จากผลการทดลองพบวา เซนเซอร I มความจาเพาะเจาะจงตอ Hg2+ สงในสารละลายอนทรย โดยความเขมของสญญาณฟลออเรสเซนตกอนและหลงเตม Hg2+ ของเซนเซอร I มลกษณะคลายการ “ปด-เปด” สวตซ สาหรบเซนเซอร II แสดงความจาเพาะเจาะจงตอ Hg2+ และ Cu2+ ในสารละลายผสมระหวางตวทาละลายอนทรยและนา โดยการเปลยนแปลงสญญาณฟลออเรสเซนตมลกษณะการ “เปด-ปด” สวตซ ทงนเซนเซอร I มคาความสามารถตาสดของการตรวจวด Hg2+ (detection limit) เทากบ 15 ppb และเซนเซอร II มคาความสามารถตาสดของการตรวจวด Hg2+ และ Cu2+ เทากบ 3.3 ppb และ 1.5 ppb ตามลาดบ

นอกจากนไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และ IV ซงเปนอนพนธของ Carbazole แสดงสญญาณอเลกโทรลมเนสเซนตในชวงของแสงสเขยวและสฟา ตามลาดบ โดยอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนตทงสองถกศกษาคณลกษณะและประสทธภาพของการเปลงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตพบวา ไดโอดเปลงแสงทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และ IV มคา external quantum efficiency เทากบ 1.54% และ 0.68% ตามลาดบ

ภาควชาเคม บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

ลายมอชอนกศกษา........................................ ปการศกษา 2555

ลายมอชออาจารยทปรกษาวทยานพนธ ........................................

สำนกหอ


จ

53302201 : MAJOR : ORGANIC CHEMISTRY

KEY WORD : MERCURY SENSOR/ FLUORESCENCE SENSOR/ IONOPHORE/

FLUOROPHORE/ FLUOROIONOPHORE/ ORGANIC LIGHT

EMITTING DIODES

KRIT SETTHAKARN : SYNTHESIS OF PHOTOACTIVE COMPOUNDS FOR

ION-SENSING AND ORGANIC LIGHT EMITTING DIODES APPLICATIONS. THESIS

ADVISOR : ASST. PROF. NANTANIT WANICHACHEVA, Ph.D. 123 pp.

Novel four fluorescence macromolecules were developed for metal ions sensors and

organic light emitting diodes. Compounds I and II were synthesized as fluorescent sensors for

selective optical Hg2+ detection by using 2-(3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl)ethanamine

acyclic ionophore. The sensing behaviors of two fluoroionophores were investigated by

fluorescence spectroscopy towards various transition metal, alkali, and alkali earth ions. Sensor I

exhibited a selective OFF-ON type via the change in spirolactam structure toward Hg2+ in organic

solvent and II exhibited an ON-OFF type via the extinction of the excimer band of pyrene

fluorophores sensing toward Hg2+ and Cu2+ in aqueous organic solution. The detection limit of

sensor I was examined to be 15 ppb for Hg2+ and the detection limit of sensor II was examined to

be 3.3 ppb for Hg2+ and 1.5 ppb for Cu2+, respectively. The organic light emitting diodes based on

compounds III and IV were fabricated and showed green and blue emission, respectively. The

devices were characterized and investigated for their electroluminescence emitting efficiencies.

The external efficiencies of devices based on compounds III and IV were found to be 1.54% and

0.68%, respectively.

Department of Chemistry Graduate School, Silpakorn University

Student's signature........................................ Academic Year 2012

Thesis Advisor's signature........................................

สำนกหอ


ฉ

กตตกรรมประกาศ

ขอขอบคณผชวยศาสตราจารย ดร. นนทนตย วานชาชวะ อาจารยทปรกษาวทยานพนธ เปนอยางสง สาหรบความกรณาทมอบให ทงการใหคาปรกษา คาแนะนา ความรและความชวยเหลออนเปนประโยชนอยางยงตอการทาวทยานพนธซงทาใหงานวจยนมความสมบรณมากยงขนและการวางแผนการเรยนในอนาคต ตลอดจนกาลงใจและประสบการณดๆ ทมอบใหขาพเจาตลอดมา

ขอขอบคณอาจารย ดร. โอภา บางเจรญพรพงค ประธานกรรมการในการสอบวทยานพนธ และผชวยศาสตราจารย ดร. พชณตา ธรรมยงคกจ อาจารยกรรมการสอบวทยานพนธ ทใหคาปรกษาและคาแนะนาตางๆ อนเปนประโยชนตอวทยานพนธน

ขอขอบคณอาจารยฉนทนา วยนพธพงษ อาจารยผซงใหคาปรกษาและคาแนะนาในดานตางๆ รวมถงคาสงสอนอนเปนประโยชนตอการเรยนและการดาเนนชวต

ขอขอบคณอาจารย ดร. กญจนรตน สขรตน อาจารยผซงใหคาปรกษาและความชวยเหลอในการศกษา molecular modeling

ขอขอบคณ Professor Dr. Hideyuki Murata และ Dr. Toshinori Matsushima ผซงใหคาปรกษา คาแนะนา ความรและความชวยเหลออนเปนประโยชนอยางยงตอการทาวจย ณ ประเทศญป น

ขอขอบคณตาคณยาย คณปคณยา คณพอคณแมและพชาย ทเปนกาลงใจ เปนแรงผลกดนและใหความรกความอบอน ความชวยเหลอตลอดจนคาปรกษาทด ในดานตางๆ มากมายมาโดยตลอด

ขอขอบคณภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยศลปากร สถาบนการศกษาทมอบความรใหกบขาพเจา

ขอขอบคณอาจารยภาควชาเคมทกทาน ทกรณาประสทธประสาทความรตางๆ ทงความรในดานวชาการและดานการดาเนนชวต

ขอขอบคณพ นอง และเพอนในกลมทางานทกคน สาหรบคาปรกษา ความชวยเหลอ ความหวงใยและไมตรจตอนดทมอบใหแกกนมาโดยตลอด

สดทายขอขอบคณเจาหนาทภาควชาเคมทกทาน ทชวยอานวยความสะดวกในการดาเนนงานเอกสาร อกทงขอขอบคณเจาหนาทหองปฏบตการเคมทกทาน ทใหความชวยเหลอดานอปกรณและสารเคมทใชในการทาวทยานพนธ ดวยความเออเฟอตลอดมา

ประโยชนอนใดทเกดจากการทาวทยานพนธน ยอมเปนผลมาจากความกรณาของทกทานดงกลาว ขาพเจารสกซาบซงและระลกถงความกรณาเปนอยางยง จงใครขอขอบคณมา ณ โอกาสน

สำนกหอ


ช

สารบญ

หนา บทคดยอภาษาไทย.................................................................................................................... ง บทคดยอภาษาองกฤษ............................................................................................................... จ

กตตกรรมประกาศ.................................................................................................................... ฉ

สารบญตาราง............................................................................................................................ ซ สารบญภาพ............................................................................................................................... ฌ รายชออกษรยอ......................................................................................................................... ฒ บทท

1 บทนา………………………………………………………….…………………….. 1

2 ทบทวนวรรณกรรม….……………………………………………………………… 11

3 อปกรณและสารเคม…………………………………………………………………. 21

4 วธการทดลอง.............................................................................................................. 24

5 ผลการดาเนนงานวจย.................................................................................................. 42

6 สรปผลการทดลอง....................................................................................................... 98

รายการอางอง………………………………………………………………………………… 100

ภาคผนวก…………………………………………………………………………………….. 109

ประวตผวจย……………………….…………………………………………………………. 122

สำนกหอ


ซ

สารบญตาราง ตารางท หนา

1 ปรมาณปรอทสงสดทสามารถปนเปอนในแหลงธรรมชาตตามมาตรฐานการควบคมมลพษของสถาบนนานาชาต………………………….......................................... 2

2 คาพารามเตอรตางๆ สาหรบการทดสอบความไวของเซนเซอรทง 2 ชนด................... 30

3 การหาอตราสวนการเกดสารเชงซอนของเซนเซอร II..………................................... 33

4 คาพารามเตอรตางๆ สาหรบวดการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร I ในการ

ศกษาคาประสทธภาพเชงควอนตมทางฟลออเรสเซนต……………….…...…… 35

5 คา HOMO และ LUMO ของสารประกอบชนดตางๆ……………....……................... 39

6 ขอมลคาความเขมขนของปรอท (II) เปอรคลอเรตทเตมในสารละลาย (μM), คา log

ของความเขมขนของปรอท (II) เปอรคลอเรตทเตมลงในสารละลาย และคาเชงสมพทธของเซนเซอร I………………..…………...……………………………. 56

7 ขอมลคาความเขมขนของปรอท (II) อะซเตตทเตมในสารละลาย (μM), คา log ของความเขมขนของปรอท (II) อะซเตตทเตมลงในสารละลาย และคาเชงสมพทธของเซนเซอร II……………………………….………………………………… 65

8 ขอมลคาความเขมขนของทองแดง (II) อะซเตตทเตมในสารละลาย (μM), คา log

ของความเขมขนของทองแดง (II) อะซเตตทเตมลงในสาระละลาย และคาเชงสมพทธของเซนเซอร II……………………………...…..……………………... 67

9 สรปผลการทดลองการทดสอบฟลออเรสเซนตเซนเซอร I และ II…....…….............. 98

10 สรปผลการทดลองของการศกษาสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และ IV ในการพฒนาไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย................................................................ 99

สำนกหอ


ฌ

สารบญภาพ

ภาพท หนา

1 การเกดสารประกอบเชงซอนระหวางไอโอโนฟอรและไอออน…………………... 5

2 ลกษณะการคายแสงฟลออเรสเซนต กอนไอโอโนฟอรตรวจจบไอออนโลหะ (ซาย) และภายหลงตรวจจบไอออนโลหะ (ขวา)…………................................ 6

3 กระบวนการปด (OFF state) และเปดวง spirolactam (ON state)…………….……. 6

4 ลกษณะการคายแสงฟลออเรสเซนต กอนไอโอโนฟอรตรวจจบไอออนโลหะ(ซาย) และภายหลงตรวจจบไอออนโลหะ (ขวา)…………........................................... 7

5 กระบวนการเปด (ON state) และปด (OFF state)...................................................... 8

6 หลกการทางานของไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย............................................... 8

7 โครงสรางสารเรองแสงฟลออเรสเซนตสาหรบงานวทยานพนธน............................ 9

8 เซนเซอร 1................................................................................................................. 11 9 เซนเซอร 2................................................................................................................. 12

10 เซนเซอร 3................................................................................................................. 12

11 เซนเซอร 4................................................................................................................. 13

12 เซนเซอร 5................................................................................................................. 13

13 เซนเซอร 6................................................................................................................. 14

14 เซนเซอร 7................................................................................................................. 14

15 เซนเซอร 8................................................................................................................. 15

16 เซนเซอร 9................................................................................................................. 15

17 เซนเซอร 10............................................................................................................... 15

18 เซนเซอร 11 และ 12.................................................................................................. 16

19 เซนเซอร 13............................................................................................................... 17

20 เซนเซอร 14............................................................................................................... 17

21 เซนเซอร 15............................................................................................................... 18

22 เซนเซอร 16............................................................................................................... 18

23 เซนเซอร 17 (ซาย) และ 18 (ขวา).............................................................................. 19

สำนกหอ


ญ

ภาพท หนา 24 สารเรองแสงฟลออเรสเซนต 19................................................................................ 19

25 โครงสรางปรอทเซนเซอรชนดใหม 2 ชนด............................................................... 24

26 สมการป ฏ ก ร ยาก ารส ง เค ราะ ห 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]

ethanamine (I-3)................................................................................................ 25

27 สมการปฏกรยาการสงเคราะหเซนเซอร I ……………………………………….… 26

28 สมการปฏกรยาการสงเคราะหเซนเซอร II...………………………………………. 27

29 โครงสรางของสารเรองแสงฟลออเรสเซนตชนดใหม 2 ชนด……………………... 36

30 โครงสรางของไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย…..………………………………. 38

31 โครงสรางทางเคมของ 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine (I-

3)……………………………………………………………………....…...…. 42

32 1H NMR สเปกตรมของ 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl] ethanemine

(I-3)………………………………...…………..…………………………..…. 43

33 13C NMR สเปกตรมของ 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl] ethanamine

(I-3)….……………………….……………………………………………..… 43

34 HR-ESI MS สเปกตรมของ 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]

ethanemine (I-3)………………………………..…………………………..…. 44

35 โครงสรางทางเคมของเซนเซอร I …………...………………….…………………. 44

36 1H NMR สเปกตรมของเซนเซอร I………..…………………..…………………… 45

37 13C NMR สเปกตรมของเซนเซอร I…………...…………………………………… 46

38 13C DEPT135 NMR สเปกตรมของเซนเซอร I ……………………………………. 46

39 HR-ESI MS สเปกตรมของเซนเซอร I ………….....……………………...………. 47

40 โครงสรางทางเคมของสารประกอบ II-3 …….………………………...…………. 48

41 1H NMR สเปกตรมของสารประกอบ II-3….....…….………................……........... 48

42 13C NMR สเปกตรมของสารประกอบ II-3……...……..………..…………............. 49

43 13C DEPT135 NMR สเปกตรมของสารประกอบ II-3…....……….…….…………. 49

44 HR-ESI MS สเปกตรมของสารประกอบ II-3……………….....…………..……... 50

สำนกหอ


ฎ


45 โครงสรางทางเคมของเซนเซอร II…………..…………….....……………………. 51

46 1H NMR สเปกตรมของเซนเซอร II …………..…...……….……………………... 52

47 13C NMR สเปกตรมของเซนเซอร II ………..……………….……………………. 52

48 13C DEPT135 NMR สเปกตรมของเซนเซอร II ………..…….....………………… 53

49 HR-ESI MS สเปกตรมของเซนเซอร II ………………..……….…………………. 53

50 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 550 nm และ em = 575 nm) ของเซนเซอร I

(1.6 μM) ในสารละลาย CH2Cl2 กอนและหลงเตมปรอท (II) เปอรคลอเรตทความเขมขนตางๆ a: 0 μM, b: 0.5 μM, c: 0.8 μM, d: 0.9 μM, e: 1.1 μM, f: 1.2

μM, g: 1.3 μM.…………………….………………….……………..………... 55

51 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา log ของความเขมขนของปรอท (II) เปอรคลอเรตทเตมลงในสารละลาย กบคาเชงสมพทธของเซนเซอร I……....................... 56


(1.6 μM) ในสารละลาย CH2Cl2 ในภาวะทมไอออนโลหะของเกลอเปอรคลอเรตชนดตางๆ ในปรมาณทตางกน……………...……………..………............. 57


(1.6 μM) ในสารละลาย CH2Cl2 ในภาวะทมความเขมขนของไอออนรบกวนตางๆ เจอปนในสารละลายเทากบความเขมขนของ Hg2+ (1 equiv. ของความเขมขนของ Hg2+)…………………..………………………………………….. 59

54 การดดกลนแสง UV-Vis ของเซนเซอร I (1.6 μM) ในสารละลาย CH2Cl2 กอนและหลงเตมปรอท (II) เปอรคลอเรตทความเขมขนตางๆ a: 0 μM, b: 0.67 μM, c:

1.33 μM, d: 1.99 μM, e: 2.66 μM, f: 3.32 μM …...……………………..….… 60

55 การเปลยนแปลงสของเซนเซอร I ในสารละลาย CH2Cl2 กอนและหลงเตมปรอท

(II) เปอรคลอเรตและไอออนรบกวนอนๆ…….………………………………. 61

56 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 347 nm) ของเซนเซอร II ในตวทาละลายชนดตางๆ…………………………...…………………………………………….... 61

สำนกหอ


ฏ


57 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 347 nm และ em = 481 nm) ของเซนเซอร II

(0.14 μM) ในสารละลายผสมของ acetonitrile และนา อตราสวนตางๆ ในภาวะกอนและหลงเตมปรอท (II) อะซเตตและทองแดง (II) อะซเตต…………. 63


(0.46 μM) ในสารละลาย acetonitrile และนา (80:20 v/v) กอนและหลงเตมปรอท (II) อะซเตต ความเขมขนตางๆ a: 0 μM, b: 0.03 μM, c: 0.07 μM, d:

0.10 μM, e: 0.17 μM, f: 0.30 μM, g: 0.37 μM………………………….......... 64

59 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา log ของความเขมขนของปรอท (II) อะซเตตทเตมลงในสารละลาย กบคาเชงสมพทธของเซนเซอร II ………………..……... 65


(0.46 μM) ในสารละลาย acetonitrile และนา (80:20 v/v) กอนและหลงเตมทองแดง (II) อะซเตต ความเขมขนตางๆ a: 0 μM, b: 0.02 μM, c: 0.03 μM, d:

0.07 μM, e: 0.10 μM, f: 0.17 μM, g: 0.23 μM……………....………………... 66

61 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา log ของความเขมขนของทองแดง (II) อะซเตต ทเตมลงในสารละลาย กบคาเชงสมพทธของเซนเซอร II...……..……...... 67

62 Job’s plot ของเซนเซอร II a) Hg2+ b) Cu2+………………………............................ 68

63 ลกษณะการตรวจจบไอออนของเซนเซอร II a) Hg2+ b) Cu2+................................... 69

64 กลไกการลดลงของการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II เมอมการตรวจจบ

Hg2+ หรอ Cu2+………………………................................................................ 69

65

การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 347 nm และ em = 481 nm) ของเซนเซอร II

(0.46 μM) ในสารละลาย acetonitrile และนา (80:20 v/v) ในภาวะทมไอออนโลหะของเกลออะซเตตชนดตางๆ ในปรมาณทตางกน...................................... 70


(0.46 μM) ในสารละลาย acetonitrile และนา (80:20 v/v) ในภาวะทมความเขมขนของไอออนรบกวนตางๆ เจอปนในสารละลายเทากบความเขมขนของ Hg2+ (1 equiv. ของความเขมขนของ Hg2+)……………………………..….......

71

สำนกหอ


ฐ

ภาพท หนา 67 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 347 nm และ em = 481 nm) ของเซนเซอร II

(0.46 μM) ในสารละลาย acetonitrile และนา (80:20 v/v) ในภาวะทมความเขมขนไอออนรบกวนตางๆ เจอปนในสารละลายเทากบความเขมขนของ Cu2+

(1 equiv. ของความเขมขนของ Cu2+)..................................................................

72 68 การดดกลนแสง UV-Vis ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ในสารละลาย

CH2Cl2 ทความเขมขนตางๆ a: 1.04 μM, b: 3.13 μM, c: 5.22 μM, d: 7.29 μM,

e: 10.42 μM.)……………………….…………………………………………. 74

69 กราฟแสดงความสมพนธระหวางการดดกลนแสง UV-Vis และความเขมขนของสารละลายของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ………….......…….....…….. 74

70 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 405 nm) ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

(1.04 μM) ใน CH2Cl2 …………………………….…………….……...…….. 75

71 การคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III …………………………………………..……………...………….. 76

72 แสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III. 77

73 แผนภมแสดงระดบชนพลงงานของสารประกอบในแตละชนของอปกรณในหนวย eV ………………………………………………………..…………………... 78

74 กราฟแสดงความสมพนธระหวางกระแส (A) และความตางศกย (V) ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III…………,,…...…………………… 79

75 กราฟแสดงความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟา และความตางศกยของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ….…………..... 80

76 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา สองสวางและความหนาแนนของกระแสไฟฟา ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ……… 81

77 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกและความหนาแนนของกระแสไฟฟา ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ……………………………………………………………………... 82

78 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพกาลงและความหนาแนนของกระแสไฟฟา ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ...……. 83

สำนกหอ


ฑ


79 กราฟแสดงความสมพนธระหวาง L/L0 และเวลา ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ….………………………………………………..….. 84

80 การดดกลนแสง UV-Vis ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ในสารละลาย

CH2Cl2 ทความเขมขนตางๆ a: 1.03 μM, b: 3.08 μM, c: 5.14 μM, d: 7.18

μM, e: 10.26 μM............................................................................................... 85

81 กราฟแสดงความสมพนธระหวางการดดกลนแสง UV-Vis และความเขมขนของสารละลายของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV …..………......…….....…….. 86

82 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 395 nm) ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

(1.03 μM) ใน CH2Cl2 ……………………………………….………....…….. 87

83 การคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV …….…………….………………………………………………….. 88

84 แสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV. 89

85 แผนภมแสดงระดบชนพลงงานของสารประกอบในแตละชนของอปกรณในหนวย eV ………………………………………………………..…………………... 90

86 กราฟแสดงความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา (A) และความตางศกย (V) ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV …..……………………... 91

87 กราฟแสดงความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟา และความตางศกย ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ….…….….…... 92

88 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา สองสวางและความหนาแนนของกระแสไฟฟา ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ……… 93

89 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกและความหนาแนนของกระแสไฟฟา ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV …..…………………………………………..……………………… 94

90 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพกาลงและความหนาแนนของกระแสไฟฟา ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV …..….. 95

91 กราฟแสดงความสมพนธระหวาง L/L0 และเวลา ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ….………………………………………………..….. 96

สำนกหอ


ฒ

รายชออกษรยอ

คายอ คาเตม

f fluorescence quantum yield

oC degree Celsius

Wavelength

μL microliter

μM micromolar

mA milliamp

AAS atomic absorption spectrometry

anh. Anhydrous

BOC t-butyl carbonate

br board (NMR spectroscopy)

CH2Cl2 dichloromethane 13C NMR carbon 13 nuclear magnetic resonance

Spectroscopy

cm centimeter

cd candela

d doublet (NMR spectroscopy)

dd doublet of doublet (NMR spectroscopy)

DFT density functional theory

DI deionized

DMSO dimethyl sulfoxide

DNP double numerical polarization

extinction coefficient

EAP United States Environmental Protection Agency Ebind binding energy

em emission

eq. equivalent

สำนกหอ


ณ

EtOAc ethyl acetate

EtOH ethanol

ex excitation

FDA Food and Drug Administration

FRET fluorescence resonance energy transfer

h hour

HCl hydrochloric

HEPES 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic

acid 1H NMR hydrogen nuclear magnetic resonance spectroscopy

H2O water

HOMO the highest occupied molecular orbital

HR-MS high resolution mass spectrometry

Hz Hertz

I current

ICP-AES inductively coupled plasma-atomic emission

spectrometry

J coupling constant (NMR spectroscopy)

Kasso association constant

KCl potassium chloride

K2CO3 potassium carbonate

L liter

LDA local density approximation

LUMO the lowest unoccupied molecular orbital

lm lumen

M mass (mass spectroscopy)

M molar

m multiplet (NMR spectroscopy)

MeOH methanol

min minute

สำนกหอ


ด

mL milliliter

mmol mill mole

MW molecular weight

m/z mass to charge ratio (mass spectroscopy)

N normal

NaCl sodium chloride

NaOMe sodium methoxide

NaOH sodium hydroxide

Na2SO4 sodium sulfate

NBD 7-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazolyl

NEt3 triethylamine

nm nanometer

OSHA Occupational Safety and Health Administration

PDB protein databank

PET photoinduced electron transfer

ppb part per billion

ppm part per million

q quartet (NMR spectroscopy)

Rf rate of flow

R Linear regression

s singlet (NMR spectroscopy)

t triplet (NMR spectroscopy)

THF tetrahydrofuran

UV ultraviolet

v volt

Vis visible

v/v volume by volume

v/v/v volume by volume by volume

w watt

w/v weight by volume

สำนกหอ


1

บทท 1

บทนา

ปจจบนการพฒนาทางดานเทคโนโลยและนวตกรรมตางๆไดเปนไปอยางรวดเรว มงานวจยทถกศกษาและคนควาอยเปนจานวนมากจากคณะผวจยหลายคณะทซงไดคานงถงเปาหมายและผลประโยชนทจะไดรบจากงานวจยเหลาน นอกจากนนการเลอกขอบเขตและชนดของงานวจยจงเปนสงสาคญอนดบแรกทตองพจารณา และขอบเขตของงานวจยทไดรบความสนใจจากกลมผวจยหลายๆกลมกคองานวจยทางดานสารทมความวองไวตอแสง ซงสารเหลานมคณสมบตพนฐานทคลายคลงกนนนคอสามารถดดกลนแสงอลตราไวโอเลตและ/หรอแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตเมอเกดการกระตนดวยแสงทมความยาวคลนทเหมาะสม สารทมความวองไวตอแสงทไดถกนาไปศกษาใชในงานวจยมอยเปนจานวนมากเชน bodipy [1,2], carbazole [3,4], coumarin [5,6],

fluorescein [7,8], rhodamine [9,10], perylene [11,12], porphyrin [13,14] และ pyrene [15,16] เปนตน ซงขอดของสารเหลานคอสามารถนาไปพฒนาและประยกตใชกบความตองการหลายดานไดเชน drug delivery [17], dye sensitized solar cells (DSSCs) [18], fluorescence sensor [19], organic

light emitting diodes (OLEDs) [20], petroleum marker [21] และ textile dye [22] เปนตน โดยเฉพาะอยางยง งานวจยทางดานฟลออเรสเซนตเซนเซอร (fluorescence sensor) จะเปนการพฒนาการสงเคราะหสารทมความไวและจาเพราะเจาะจงตอไอออนโลหะหนกเปาหมายดวยสารทมความวองไวตอแสง ไอออนโลหะหนกทปนเปอนอยในสงแวดลอมและธรรมชาตลวนแตเปนสารอนตรายทสามารถสงผลเสยตอสงมชวตเลกใหญทอยในหวงโซอาหาร นอกจากนนยงสงผลทางดานลบตอเศรษฐกจและความเปนอยของประชากรในพนทนนๆ ไอออนโลหะหนกทมความเปนพษและอนตรายทรนแรงชนดหนงคอไอออนปรอท (Hg2+) ไอออนชนดนสามารถถกปลดปลอยออกมาในรปของเสยจากโรงงานอตสาหกรรมซงเปนพนฐานสาคญในการผลตสงทจาเปนตอการดารงชวตของมนษย เชน โรงงานทางดานปโตรเลยม โรงงานทางดานอปกรณอเลกทรอนกสและโรงงานทางดานอปกรณทนตกรรม เปนตน ทงนปรอทอนนทรยทอยในธรรมชาตสามารถเปลยนรปเปนปรอทอนทรยในรปของเมธลเมอควรโดยเชอจลนทรยในดนตะกอน ทาใหปรอทในรปของเมธลเมอควร สามารถละลายนาไดดจงมโอกาสเขาสหวงโซอาหารและสะสมในรางกายของสงมชวตได หากเขาสรางกายของมนษยและมการสะสมในจานวนมากจะสงผลให DNA [23] ระบบประสาทและสมอง [23-25] ถกทาลายรวมไปถงทาใหเกดโรคมนามาตะ

สำนกหอ


2

[26] เปนตน ทงนมการกาหนดปรมาณสงสดของปรอททอาจตกคางในแหลงธรรมชาตโดยสถาบนตางๆ แสดงดงตารางท 1

แหลงทมา ปรมาณสงสดไมเกน

นาดม (EPA) [27] 2 ppb

อาหารทะเล (FDA) [28] 1 ppm

อากาศ (OSHA) [29] 0.1 mg/m3

ตารางท 1 ปรมาณปรอทสงสดทสามารถปนเปอนในแหลงธรรมชาตตามมาตรฐานการควบคมมลพษของสถาบนนานาชาต

จากตารางขางตนจะเหนไดวา ปรมาณสงสดทปรอทสามารถปนเปอนในแหลงทมาตางๆ ม

ปรมาณนอยมาก จากขอมลของกรมควบคมมลพษ กระทรวงทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอม

[30] พบวาสวนหนงเกดจากอตสาหกรรมการขดเจาะกาซธรรมชาตกลางอาวไทยซงมอยประมาณ 180 แทน กาซธรรมชาตและตะกรนรวมถงของเสยทเกดจากกระบวนการขดเจาะเหลานพบวาม

ไอออนปรอท (Hg2+) เจอปนอย แมแตนาเสยทผานการบาบดเบองตนแลวพบวายงม ไอออนปรอท (Hg2+) เหลออย หากไมมการจดการอยางถกวธจะทาให ไอออนปรอท (Hg2+) แพรออกสแหลงนาทะเล ซงเปนแหลงอาหารทสาคญของมนษยแหลงหนง โดยเฉพาะปลาทะเลทมวงจรชวตยาวจะสามารถสะสม ไอออนปรอท (Hg2+) ไดในปรมาณทมาก เชน ปลาทนา และปลาฉลาม เปนตน ซงปลาทะเลเหลานเปนอาหารทสาคญประเภทหนงของมนษย นอกจากนประเทศไทยไดมการนาเขาสารปรอท ซงจากรายงานสรปสถตการนาเขาเคมภณฑอนตราย ประจาปพ .ศ. 2548 – 2552 พบวาในชวงเดอนมกราคม – ธนวาคม ป พ.ศ. 2552 มปรมาณการนาเขาสารประกอบของปรอท 932.7

ตน [31] ซงมการควบคมโดย 2 หนวยงาน คอ กรมวชาการเกษตร ควบคมเปนวตถอนตรายชนดท 4 และกรมโรงงานอตสาหกรรมควบคมเปน 2 ระดบ คอ เปนทงวตถอนตรายชนดท 3 และชนดท 4 โดยมการใชปรอทในอตสาหกรรมตางๆ เชน ใชเปนสวนประกอบหลกของสาร อมลกมทใชอดฟน

(amalgam) ใชผสมในสทาบาน และใชในแบตเตอร เปนตน เนองจากการปนเปอนของ ไอออนปรอท (Hg2+) สสงแวดลอมสามารถเกดไดจากหลาย

สาเหต ดวยเหตนจงตองใหความสาคญกบสงแวดลอมรอบตว โดยเฉพาะสงแวดลอมทางนา ทเปน

สำนกหอ


3

แหลงปนเปอนทสาคญอนจะนามาสการปนเปอนในหวงโซอาหารของมนษยไดงายมากทสด ดงนนการทมเครองมอหรอวธตรวจจบความเปนพษของสงแวดลอมใกลตวทไมยงยากซบซอน มประสทธภาพ และประหยดคาใชจาย ถอวาเปนสงทมประโยชนตอชวตมนษยและสงแวดลอมมาก

การใชเซนเซอรเพอตรวจจบโมเลกลหรอไอออน โดยตรวจวดดวยเทคนคฟลออเรสเซนตสเปกโทรสโกปเปนทางเลอกหนงทไดรบความสนใจอยางแพรหลายในการตรวจวเคราะหไอออนโลหะชนดตางๆ ทงดานคณภาพวเคราะหและปรมาณวเคราะห เนองจากมขอดคอเปนเทคนคทมสภาพไว (sensitivity) ในการวเคราะหสง ใชสารตวอยางเพยงเลกนอยกสามารถแสดงผลในเวลาอนรวดเรว จงสามารถใชวเคราะหอยางตอเนอง (continuous monitoring) อกทงไมทาลายสารตวอยางอกดวย ซงนบเปนขอดเหนอการวเคราะหดวยเทคนค flame photometry atomic absorption

spectrometry (AAS) หรอ inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES) เนองจากการวเคราะหดวยเทคนค AAS และ ICP-AES มขอเลยคอตองใชปรมาณสารตวอยางในการวเคราะหมาก เครองมอทใชมราคาคอนขางสง และขนาดใหญ ทาใหมขอจากดในการนาไปวเคราะหปรมาณโลหะหนกในภาคสนาม นอกจากนเทคนคดงกลาวตองคานงถงการกาจดสารรบกวนในกรณทสารตวอยางเปนนากรอย นาทะเล สงมชวตจากทะเล หรอดนตะกอน ทมเกลอปนเปอนเปนจานวนมาก ซงอาจทาใหเกดการอดตนของเครองมอขณะทาการวเคราะห (salt-

clogging) การออกแบบเซนเซอรใหสามารถตรวจจบไอออนโดยเทคนคฟลออเรสเซนตสเปกโทรสโกปไดอยางมประสทธภาพ จาเปนตองออกแบบใหระบบโครงสรางโมเลกล (molecular system)

ของเซนเซอรทางานไดโดยใชแสงเหนยวนาใหเกดสภาวะกระตน (light-induced logic operation) เพอสงเกตการเปลยนแปลงของการคายแสงฟลออเรสเซนต หรอการเปลยนแปลงการดดกลนแสงอลตราไวโอเลต และภายในโครงสรางควรมสวนของโมเลกลทแสดงอนตรกรยาจาเพาะ (selective

interaction) ตอไอออนทตองการวเคราะหดวย

โดยทวไปโครงสรางโมเลกลของสารฟลออเรสเซนตเซนเซอร (fluorescent sensor) ประกอบดวย 2 สวนหลก ไดแก 1. ฟลออโรฟอร (fluorophore) คอสวนทแสดงคณสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนต เมอมการดดกลนพลงงานในชวงความยาวคลนทเหมาะสม 2. ไอโอโนฟอร (ionophore) เปนสวนทสามารถตรวจจบโมเลกลหรอไอออนทตองการตรวจวด ดงนนจงเรยกสารทใชวเคราะหโดยเทคนคฟลออเรสเซนตสเปกโทรสโกปนวา “ฟลออเรสเซนตเซนเซอร” หรอ “ฟลออโรไอโอโนฟอร (fluoroionophore)” โดยสวนทแสดงสญญาณเปรยบเสมอนตวแปลงสญญาณเปลยนขอมลของกลไกการตรวจจบของไอออน (recognition event) ไปสการเปลยนแปลงสญญาณทางแสง (optical signal) ดงนนการพฒนาประสทธภาพของเซนเซอรจงขนกบการปรบเปลยนโครงสรางสวนฟลออโรฟอร เพอพฒนาสภาพไวของการวเคราะห (sensitivity) และ

สำนกหอ


4

การปรบเปลยนโครงสรางสวนไอโอโนฟอรเพอพฒนาความจาเพาะเจาะจง (selectivity) ตอไอออนทตองการวเคราะห

วทยานพนธนไดเสนอการสงเคราะหเซนเซอรสาหรบตรวจจบไอออนปรอท (Hg2+) ชนดใหมทมความไวสง (high sensitivity) และมความจาเพาะเจาะจงตอไอออนปรอท (Hg2+) สง (high

selectivity) โดยมหลกการคอ ไอออนปรอท (Hg2+) มขนาดอะตอมใหญและโพลาไรซไดงาย จดเปน soft acid (จาก Pearson’s principle หรอ ทฤษฎ Hard and Soft Acid and Base) [32] ซงชอบเกดอนตรกรยาและสรางพนธะ (bond binding) กบอะตอมหรอหมฟงกชน (functional group) ทเปน soft base เชน อะตอมไนโตรเจน และอะตอมซลเฟอร ทมขนาดใหญและมความหนาแนนของอเลกตรอนสง ดงนนวทยานพนธนจงเลอกสงเคราะหสวนไอโอโนฟอรทมอะตอมไนโตรเจนและอะตอมซลเฟอรเปนองคประกอบ [33-35] เพอทาหนาทเปน soft donor ligand ใหอเลกตรอนแกไอออนปรอท เพอเพมประสทธภาพในการตรวจวดและเพมความจาเพาะเจาะจงตอไอออนปรอท

และเลอกสงเคราะหโมเลกลใหมลกษณะเปนสายโซยาว (long chain) เพอใหเกดอนตรกรยากบไอออนในตาแหนงทเหมาะสมโดยการมวนตวลอมรอบไอออนปรอทไดอยางอสระ (self

assembly) เพอขจดปญหาเรองขนาดของชองวางทไมเหมาะสม และเลอกใชฟลออโรฟอรชนดหมโรดามนบ (rhodamine B group) และหมไพรน (pyrene group) ซงเปนสารประกอบอะโรมาตก (aromatic compound) ทมคาประสทธภาพเชงควอนตมทางฟลออเรสเซนต (fluorescence quantum

yield; Фf) สง จงใหฟลออเรสเซนซไดด โดยฟลออโรฟอรทงสองชนดคายแสงฟลออเรสเซนตในชวงการมองเหนได (visible region) [36,37] ซงมประโยชนตอการนาไปพฒนาใชในอปกรณในภาคสนามตอไป นอกจากนฟลออโรฟอรทงสองชนดมโครงสรางทงายตอการปรบเปลยนจงเหมาะทจะนามาศกษาและพฒนาเปนเซนเซอรชนดใหมตอไป

การออกแบบและสรางเครองมอนาไปใชทางดานฟลออเรสเซนเซนเซอรจะใชงานศกษาทางดานอนตรกรยาระหวางโมเลกลโฮสต-เกสต (host-guest chemistry) ซงการออกแบบโมเลกลโฮสต (host) ใหสามารถจบกบโมเลกลเกสต (guest) ไดอยางจาเพาะเจาะจงนนตองพจารณาถงความเหมาะสมในดาน 1. อนตรกรยา (interaction) ทจะเกดขนระหวางไอโอโนฟอรกบไอออนทตองการตรวจจบ ซงสามารถเกดไดหลายลกษณะ เชน อนตรกรยาไอออน-ไอออน (ion-ion

interaction) อนตรกรยาไอออน-ไดโพล (ion-dipole interaction) อนตรกรยาไดโพล-ไดโพล (dipole-dipole interaction) พนธะไฮโดรเจน (hydrogen bonding) อนตรกรยาไพ-ไพ ( -

interaction) และ อนตรกรยาแคทไอออน-ไพ (cation- interaction) เปนตน อนตรกรยาแตละชนดทกลาวมานนมความแขงแรงของของพนธะระหวางโมเลกลโฮสตและเกสตทแตกตางกน หากพนธะทเกดขนมความแขงแรงมาก การตรวจจบกจะมประสทธภาพทด และ/หรอ 2. โครงสราง

สำนกหอ


5

โมเลกลของโฮสตควรมขนาดรปรางหรอขนาดชองวางทเหมาะสม (size fit requirement) ตอขนาดของโมเลกลเกสต เพอเพมความจาเพาะเจาะจงของการวเคราะหไดอกดวย

กระบวนการเกดการดกจบไอออนหรอเกสตกบโมเลกลของไอโอโนฟอรหรอโฮสตในสารละลาย [38] สามารถแสดงดงภาพท 1 ซงกระบวนการเกดอนตรกรยาระหวางไอโอโนฟอรและไอออนในสารละลาย ไอโอโนฟอรเปรยบเสมอนโฮสต และไอออนเปาหมายทตองการตรวจจบเปรยบเสมอนเกสต ตวทาละลายจะจดตวลอมรอบโมเลกลโฮสตดวยอนตรกรยาแวนเดอรวาลส (van der Waals) และอนตรกรยาไฮโดรโฟบก (hydrophobic) และลอมรอบโมเลกลเกสตดวยอนตรกรยาโคออรดเนต (coordination) เพอใหสารทงสองสามารถคงตวอยไดในสารละลาย ซงการเกดการตรวจจบหรอการเกดสารประกอบเชงซอนระหวางไอโอโนฟอรและไอออนนน โมเลกลของสารทงสองชนดจาเปนตองใชพลงงานเพอทาลายแรงยดเหนยวทเกดจากโมเลกลของสารละลาย เพอใหไดโมเลกลอสระ จากนนโมเลกลโฮสตอสระจะเกดการปรบเปลยนโครงสรางเพอใหมขนาดและรปรางทเหมาะสมกบเกสต จงสามารถตรวจจบไอออนทตองการได

ภาพท 1 การเกดสารประกอบเชงซอนระหวางไอโอโนฟอรและไอออน

ในขณะทสารประกอบทเกดขนจะถกโมเลกลของสารละลายลอมรอบไวเชนเดยวกน ซงกระบวนการตรวจจบไอออนของเซนเซอรทสงเคราะหไดในงานน ใหสญญาณฟลออเรสเซนตในลกษณะคลายการปด-เปดสวตซไฟ (OFF-ON system) แสดงดงภาพท 2

6

ภาพท 2 ลกษณะการคายแสงฟลออเรสเซนต กอนไอโอโนฟอรตรวจจบไอออนโลหะ (ซาย) และภายหลงตรวจจบไอออนโลหะ (ขวา)

จากภาพท 2 สามารถอธบายไดวา ในภาวะทสารละลายไมมไอออนปรอท เซนเซอรสามารถคายแสงฟลออเรสเซนตออกมาไดในปรมาณความเขมแสงตา ในทางตรงขามหากมไอออนปรอทอยในสารละลาย ไอออนปรอทจะเขาจบกบไอโอโนฟอรทาใหเซนเซอรคายแสงฟลออเรสเซนตออกมาไดมากขน โดยความเขมของแสงฟลออเรสเซนตจะเพมขนในลกษณะแปรผนตามกบปรมาณไอออนปรอทในสารละลาย ซงสามารถเสนอแผนภาพกระบวนการทางานหนงททาใหเซนเซอรเกดการคายแสงฟลออเรสเซนตเพมขนไดแสดงดงภาพท 3

ภาพท 3 กระบวนการปด (OFF state) และเปดวง spirolactam (ON state)

กระบวนการทางานของเซนเซอรแบบแรกเกดจากการเปลยนแปลงโครงสรางของเซนเซอรเมอมการตรวจจบไอออน [39] แสดงไดดงภาพท 3 กลาวคอ ในภาวะทสารละลายไมมไอออน เซนเซอรจะมการปดวง spirolactam ทาใหเกดการคายแสงฟลออเรสเซนตไดนอยมาก (OFF state) เนองจากระบบคอนจเกต (conjugation system) ในโครงสรางของเซนเซอรไมตอเนอง

7

และคอนขางสน แตเมอเซนเซอรเกดอนตรกรยากบไอออน ทาใหเกดการเปดวง spirolactam และเหนยวนาใหอเลกตรอนในโครงสรางเคลอนทเขาสระบบคอนจเกต จงสงเกตเหนการคายแสงฟลออเรสเซนตออกมาในปรมาณทเพมขน (ON state)

นอกจากนกระบวนการตรวจจบไอออนของเซนเซอรทสงเคราะหไดในงานน แสดงสญญาณฟลออเรสเซนตในลกษณะคลายการเปด-ปดสวตซไฟ (ON-OFF system) แสดงดงภาพท 4

ภาพท 4 ลกษณะการคายแสงฟลออเรสเซนต กอนไอโอโนฟอรตรวจจบไอออนโลหะ (ซาย) และภายหลงตรวจจบไอออนโลหะ (ขวา)

จากภาพท 4 สามารถอธบายไดวา ในภาวะทสารละลายไมมไอออนปรอท เซนเซอรกระบวนการนสามารถคายแสงฟลออเรสเซนตออกมาไดในปรมาณความเขมขนแสงสง ในทางตรงขามหากมไอออนปรอทอยในสารละลาย ไอออนปรอทจะเขาจบกบไอโอโนฟอรทาใหเซนเซอรคายแสงฟลออเรสเซนตออกมาไดลดลง โดยความเขมของแสงฟลออเรสเซนตจะเพมขนในลกษณะแปรผกผนกบปรมาณไอออนปรอทในสารละลาย ตวอยางกระบวนการทางานหนงททาใหเซนเซอรเกดการคายแสงฟลออเรสเซนตลดลง แสดงดงภาพท 5

8

ภาพท 5 กระบวนการเปด (ON state) และปด (OFF state)

กระบวนการทางานของเซนเซอรแบบนเกดจากการเปลยนแปลงโครงสรางของเซนเซอรเมอมการตรวจจบไอออน กลาวคอ ในภาวะทสารละลายไมมไอออน เซนเซอรจะเกดอนตรกรยาไพ-ไพ ( - interaction) ระหวางหมไพรน 2 หม ทาใหเกดการคายแสงฟลออเรสเซนตไดสง (ON

state) เนองจากระบบคอนจเกต (conjugation system) ในโครงสรางของเซนเซอร แตเมอเซนเซอรเกดอนตรกรยากบไอออน ทาใหอนตรกรยาไพ-ไพ ( - interaction) ระหวางหมไพรน 2 หม

เกดขนไดนอยลง นอกจากนการใชสารประสอบทมความวองไวตอแสงเปนสวนประกอบในอปกรณทาง

อเลกทรอนกสทเรยกวา Organic light emitting diode (OLED) หรอไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย ซงกคอการนาไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยหลายๆชนดทมลกษณะเปนแผนฟลมมาซอนกนเปนชนๆและสามารถเปลงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตไดเมอตอเขากบวงจรไฟฟา

ภาพท 6 หลกการทางานของไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย

9

โครงสรางของไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย [40] ประกอบชนของสารอนทรยทมสมบตเปนสารเรองแสง (Emissive Material) ซงถกวางไวระหวางขวไฟฟาบวกและลบ ซงสารเรองแสงนจะมระดบชนพลงงานอยสองชนด คอชนพลงงานทมอเลกตรอนบรรจอยเตมกบชนพลงงานวางเปลาทไมมอเลกตรอนบรรจ โดยชนพลงงานทวางเปลาจะอยสงกวาชนพลงงานทมอเลกตรอนบรรจอยดวย ซงระดบชนพลงงานทงสองชนดจะถกแยกออกจากกนดวยชองวางของพลงงาน (Energy Gap) โดยหลกการทางานของไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยแสดงดงภาพท 6 เมอตอวงจรไฟฟาเขาไปยงขวไฟฟาทงสอง ประจบวกหรอโฮล (Hole) จะเคลอนทจากขวไฟฟาบวก เขา ไปในระดบชนพลงงานท ม อ เล กตรอนบรรจอย ในขณะทประ จลบหรออเลกตรอน (electron) จะเคลอนทจากขวไฟฟาลบเขาไปยงระดบชนพลงงานทวางเปลา หลงจากนนประจลบและประจบวกจะเกดการรวมตวกนภายในชนของสารอนทรย เกดเปนอนภาคโฟตอนหรอแสง โดยพลงงานของอนภาคโฟตอนนนจะมคาเทากบ Energy Gap ของสารเรองแสงและยงเปนตวกาหนดชนดสของแสงทคายออกมา

ภาพท 7 โครงสรางสารเรองแสงฟลออเรสเซนตสาหรบวทยานพนธน

สารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

สารเรองแสงฟลออเรสเซนต I สารเรองแสงฟลออเรสเซนต II

สารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

10

วทยานพนธนประสงคจะประยกตใชสารทมความวองไวตอแสงเพอออกแบบและพฒนาเครองมอตรวจจบไอออนใหมความไว และมความจาเพาะเจาะจงตอไอออนโลหะ โดยทดสอบความสามารถตรวจจบไอออนโลหะตางๆ ไดแก โลหะทรานซชน โลหะอลคาไลน และโลหะอลคาไลนเอรท ในสารละลาย ซงฟลออเรสเซนตเซนเซอรชนดใหมนถกสงเคราะหขนจากไอโอโนฟอรทมอะตอมซลเฟอร และ/หรอไนโตรเจนเปนองคประกอบ คาดวาเซนเซอรชนดใหมทง 2 ชนด สามารถตรวจจบไอออนปรอทไดอยางจาเพาะเจาะจง และแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตในลกษณะ OFF-ON และ ON-OFF รวมทงดดกลนและคายแสงในชวง visible ซงงายตอการพฒนาหรอประยกตเปนเครองมอทมราคาไมแพงตอไปไดในอนาคต นอกจากนยงประยกตใชสารทมความวองไวตอแสงเพอผลตเปนไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยทซงมประสทธภาพการทางานทดและสามารถเปลงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตในความเขมแสงทสง

สำนกหอ


11

บทท 2

ทบทวนวรรณกรรม

การศกษาโมเลกลของสารทมคณสมบตเรองแสงฟลออเรสเซนตไดรบความสนใจจากนกวจยอยางแพรหลาย ผวจยหลายกลมไดพฒนาการสงเคราะหสารเรองแสงฟลออเรสเซนตเพอใชเปนเซนเซอรสาหรบตรวจวดปรมาณไอออนโลหะหนกซงม ความวองไวในการวเคราะห (sensitivity) และมความจาเพาะเจาะจง (selectivity) ตอไอออนเปาหมายทมประสทธภาพสงขน ซงเปนเทคนคทไดรบความสนใจเปนอยางมาก [42-57] และการพฒนาเซนเซอรนสามารถนาไปประยกตใชในการวเคราะหไอออนในสารละลายนา และ/หรอ ในสารละลายผสมของตวทาละลายอนทรยและนาได นอกจากนงานวจยอกดานของการใชสารเรองแสงฟลออเรสเซนตคอการประยกตใชสารเรองแสงฟลออเรสเซนตในการพฒนาไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยซงเปนงานวจยทสามารถพฒนาตอยอดจนเปนอปกรณทใชในชวตประจาวนได ซงในทนจะยกตวอยางบทความวจยเกยวกบเซนเซอรสาหรบตรวจจบไอออนโลหะและการประยกตใชสารเรองแสงฟลออเรสเซนตเพอใชในไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยดงน

Wanichacheva และคณะ [41] ไดสงเคราะหเซนเซอร 1 ทใชไอโอโนฟอรชนด 2-[3-(2-

aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine เ ช อ ม ต อ ก บ 7-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazolyl

(NBD) จานวน 2 หม ดงภาพท 8 สาหรบใชเปนฟลออโรไอโอโนฟอร เพอตรวจจบ Hg2+ ในสารละลายผสม acetonitrile:water (4:1, v/v) พบวาสามารถตรวจจบ Hg2+ไดอยางเฉพาะเจาะจง โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตมากทสดทความยาวคลนท 534 nm และมคา detection limit

เทากบ 1.0x10-7 M

ภาพท 8 เซนเซอร 1

สำนกหอ


12

Du และคณะ [42] สงเคราะหปรอทเซนเซอร 2 จากการทาปฏกรยาของ rhodamine B

hydrochloride ผลการวจยพบวา เซนเซอรมความจาเพาะเจาะจงกบ Hg2+ โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 580 nm ในสารละลายผสม ethanol และนา ( 1:1, v/v, pH 7.0) ในลกษณะ OFF-ON system และมคา detection limit เทากบ 4.5x10-9 M


Wang และคณะ [43] สงเคราะหเซนเซอร 3 จากการทาปฏกรยาระหวาง rhodamine B และ 2-aminobenzothiazole ผลการวจยพบวา เซนเซอรมความจาเพาะเจาะจงกบ Hg2+ โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 580 nm ในลกษณะ OFF-ON system ในสารละลายผสมระหวาง acetronitrile และบฟเฟอร 0.02 M HEPES (3:7, v/v, pH 7.4) และมคา detection limit

เทากบ 7.4 x 10-9 M


Shiraishi และคณะ [44] สงเคราะหปรอทเซนเซอร 4 จากการทาปฏกรยาระหวาง อนพนธของ rhodamine B hydrochloride และ cyclen (1,4,7,10-tetraazacyclododecane) ผลการวจยพบวา เซนเซอรมความจาเพาะเจาะจงกบ Hg2+ โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 580 nm

ในสารละลาย acetronitrile ในลกษณะ OFF-ON system และสามารถสงเกตเหนการเปลยนแปลงส

สำนกหอ


13

ของสารละลายจากสารละลายใสไมมสเปนสารละลายสชมพไดเมอมการตรวจจบ Hg2+ แตไมพบการรายงานคา detection limit


Liu และคณะ [45] สงเคราะหปรอทเซนเซอร 5 จากการทาปฏกรยาระหวาง rhodamine B

hydrochloride และ cysteamine hydrochloride ผลการวจยพบวา เซนเซอรมความจาเพาะเจาะจงกบ

Hg2+ โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 580 nm ในลกษณะ OFF-ON system ในสารละลายผสม ethanol และนา (80:20, v/v) และมคา detection limit เทากบ 2.5 x 10-6 M


Huang และคณะ [46] สงเคราะหเซนเซอร 6 โดยเตรยมจาก rhodamine B เปนสวนฟลออโรฟอรเพอใชในการตรวจจบ Hg2+ ในสารละลายผสม acetonitrile และนา (15:85 v/v, pH 6.98) พบวาสามารถตรวจจบ Hg2+ ไดอยางเฉพาะเจาะจง โดยแสดงความเขมของสญญาณฟลออเรสเซนตมากทสดทความยาวคลน 597 nm และมคา detection limit เทากบ 1x10-6 M

สำนกหอ


14


Wu และคณะ [47] สงเคราะหเซนเซอร 7 โดยใช rhodamine 6G เปนสวนฟลออโรฟอรผลการวจยพบวา เซนเซอรมความจาเพาะเจาะจงกบ Hg2+ โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 560 nm ในสารละลายผสม dimethylformamide (DMF) และนา (1:1, v/v) และมคา detection limit เทากบ 1x10-8 M


Yoon และคณะ [48] สงเคราะหอนพนธหนงของ rhodamine เพอใชเปนเซนเซอร 8 ซงสามารถตรวจจบ Hg2+ ได โดยแสดงผลของการตรวจจบได 2 ลกษณะคอ การเปลยนแปลงของสญญาณฟลออเรสเซนตและการเปลยนสของสารละลายเมอมการเตม Hg2+ ซงการเปลยนแปลงทเกดขนนนเกดเนองจากการเปดวงของวง lactam ทอยในโครงสรางเมอมการเตมไอออนของปรอท และมการแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 554 nm แตไมพบการรายงานคา detection limit

สำนกหอ


15


Zhou และคณะ [49] สงเคราะหเซนเซอร 9 จากการทาปฏ ก รยาระหวาง 2 ,2 ’-

(ethylenedioxy)-dianiline และ 1-formylpyrene โดยออกแบบใหโมเลกลมหม pyrene 2 หมเพอใหเกดอนตรกรยาชนด - interaction ระหวางเกดการดกจบไอออน ซงสงผลใหเซนเซอรแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตในชวงความยาวคลนทมากขน จากงานวจยพบวา เซนเซอรสามารถดกจบ

Hg2+ ไดอยางจาเพาะเจาะจงในสารละลายผสมระหวาง acetonitrile และบฟเฟอร HEPES (80:20,

v/v, pH 7.2) โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตความเขมสงสดทความยาวคลน 462 nm


Chang และคณะ[50] สงเคราะหเซนเซอร 10 โครงสรางประกอบดวย pyrenylacetamide

เปนสวนฟลออโรฟอร และ cyclam เปนสวนไอโอโนฟอรเพอใชในการตรวจจบ Hg2+ ในสารละลายผสม dioxane และนา (10:90, v/v) พบวาสามารถตรวจจบ Hg2+ไดอยางเฉพาะเจาะจง โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 523 nm และมคา detection limit เทากบ 1.3x10-6 M

N N

N NO

NH

HN

H3C

CH3O


สำนกหอ


16

Chen และคณะ [51] สงเคราะหเซนเซอร 11 และ 12 โดยใช pyrene เปนสวนฟลออโรฟอร โดยออกแบบใหโมเลกลมหม pyrene 2 หมเพอใหเกดอนตรกรยาชนด - interaction กอนการดกจบไอออน จากงานวจยพบวา เซนเซอรทง 2 ชนดสามารถดกจบ Hg2+ ไดอยางจาเพาะเจาะจงในสารละลายผสมระหวาง dichloromethane และ methanol (80:20, v/v) โดยใหสญญาณฟลออเรสเซนตความเขมสงสดทความยาวคลน 478 nm และมคา detection limit ของเซนเซอร 11 และ 12

เทากบ 10x10-6 M และ 15x10-6 M ตามลาดบ

ภาพท 18 เซนเซอร 11 และ 12

Hsieh และคณะ [52] สงเคราะหเซนเซอร 13 จากการทาปฏกรยากนระหวาง pyrene จานวน 2 หมและ sugar-aza-crown ether ผลการวจยพบวา เซนเซอรทไดไมมความจาเพาะเจาะจงกบ Hg2+ เนองจากสามารถดกจบไดทงไอออนปรอท (Hg2+) และไอออนทองแดง (Cu2+) (ไอออนทงสองชนดตางมคณสมบตเปน soft acid) ในสารละลาย methanol โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตเมอดกจบ Hg2+ (มคา detection limit เทากบ 1.26 x 10-5 M) และCu2+ (มคา detection limit เทากบ 1.3 x 10-4 M) โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตความเขมสงสดทความยาวคลน 377 nm

สำนกหอ


17


Yang และคณะ [53] สงเคราะหปรอทเซนเซอร 14 จากการทาปฏกรยา solid state synthesis ระหวาง pyrenesulfonic acid และ L-Met พบวาเซนเซอรชนดนสามารถเกดอนตรกรยาชนด -

interaction ระหวางเกดการดกจบไอออน ซงสงผลใหเซนเซอรแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตในชวงความยาวคลนทมากขน และเกดการดกจบ Hg2+ ในสารละลายผสมระหวางบฟเฟอร 10 mM

HEPES และ dimetylformamide (98:2, v/v, pH 7.4) ไดอยางจาเพาะเจาะจง โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 480 nm และมคา detection limit เทากบ 5.72 x 10-8 M


Molina และคณะ [54] สงเคราะหเซนเซอร 15 จากการทาปฏกรยาระหวาง N-pyrenyl

substituted diethyl aminomethylphosphonate และ 4-methoxybenzaldehyde ผลการวจยพบวา เซนเซอรทไดสามารถดกจบไดทงไอออนปรอท (Hg2+) และไอออนทองแดง (Cu2+) ในสารละลายผสมระหวาง acetronitrile และนา โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตเมอดกจบ Hg2+ และCu2+ ทความยาวคลน 450 nm และมคา detection limit ของเซนเซอรในการดกจบ Hg2+ และ Cu2+ เทากบ 4.29 x 10-6 M และ 3.91 x 10-6 M ตามลาดบ

สำนกหอ


18


Martinez และคณะ [55] สงเคราะหเซนเซอร 16 จากการทาปฏกรยาระหวาง N-pyrenyl

substituted diethyl aminomethylphosphonate และ 1-pyrene-carboxaldehyde ผลการวจยพบวา เซนเซอรทไดไมมความจาเพาะเจาะจงกบ Hg2+ เนองจากสามารถดกจบไดทงไอออนปรอท (Hg2+)

และไอออนทองแดง (Cu2+) (ไอออนทงสองชนดตางมคณสมบตเปน soft acid) ในสารละลาย

acetronitrile โดยแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตเมอดกจบ Hg2+ และ Cu2+ ทความยาวคลน 430 nm และ 473 nm ตามลาดบ และมคา detection limit ของเซนเซอรในการดกจบไอออนทงสองเทากบ 3.7 x 10-6 M


Bhalla และคณะ [56] สงเคราะหเซนเซอร 17 และ 18 จาการทาปฏกรยาระหวาง crown

ether based terphenyl diamine และ pyrene 2 หม ไดปรอทเซนเซอรทมความจาเพาะตอ Hg2+ สง โดยเซนเซอร 17 และ 18 แสดงสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 328 nm ในสารละลายผสม tetreahydrofuran (THF) และนา (9.5:0.5, v/v) และมคา detection limit ของเซนเซอร 17 และ 18

เทากบ 2.0 x 10-6 M และ 4.0 x 10-8 M ตามลาดบ

สำนกหอ


19

ภาพท 23 เซนเซอร 17 (ซาย) และ 18 (ขวา)

Park และคณะ [57] สงเคราะหสารเรองแสงฟลออเรสเซนต 19 จากการทาปฏกรยาระหวาง 9-ethyl-3-carbazolecarboxaldehyde และ 1,4-phenylenediacetonitrile เพอใชเปนชนสารอนทรยทสามารถเปลงแสงได (emissive layer) ในไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย จากผลการวจยพบวา อปกรณทเตรยมจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนตทสงเคราะหไดแสดงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตสฟาเมอมการตอวงจรไฟฟา อปกรณแสดงสญญาณ photoluminescence และ electroluminescence ทความยาวคลน 428 nm ซงอยในชวงความยาวคลนของแสงสฟา นอกจากนคา turn-on voltage ของอปกรณมคา 8 โวลต เมอความหนาของชน emissive layer เทากบ 600 Å และ 4 โวลต เมอความหนาของชน emissive layer เทากบ 300 Å ตามลาดบ

ภาพท 24 สารเรองแสงฟลออเรสเซนต 19

สำนกหอ


20

จากตวอยางบทความวจยขางตนจะเหนไดวาสารเรองแสงฟลออเรสเซนตทถกใชเปนสวนแสดงสญญาณฟลออเรสเซนต (ฟลออโรฟอร) ในโครงสรางของเซนเซอรชนดตางๆ จะเชอมตอกบสวนทสามารถดกจบไอออนโลหะหนก (ไอโอโนฟอร) ดวยพนธะโควาเลนต โดยเมอสวนไอโอโนฟอรเกดการดกจบไออนโลหะแลวนน จะสงผานอเลกตรอนไปใหสวนฟลออโรฟอร ซงหมฟลออโรฟอรทนยมใชกนนนจะเปนสารประกอบอะโรมาตกทมระบบคอนจเกชน (conjugation) เพอใหแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตไดด สาหรบไอโอโนฟอรมทงลกษณะทเปนวง (cyclic ionophore)

ซงการเลอกใชตองคานงถงอนตรกรยาระหวางชนดของอะตอมทอยภายในวงและขนาดของวงทเหมาะสมกบขนาดและชนดของไอออนเปาหมาย และไอโอโนฟอรชนดสายโซยาว ( acyclic

ionophore) ทคานงถงคณลกษณะเฉพาะของไอออนเปาหมายในเรองการสรางสารประกอบเชงซอนกบไอโอโนฟอร และยงเหนไดวาการปรบเปลยนโครงสรางเพยงสวนใดสวนหนงของเซนเซอรจะสงผลตอความจาเพาะเจาะจงตอไอออนไดอกดวย นอกจากนการประยกตใชสารเรองแสงฟลออเรสเซนตในไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย ยงไดรบความสนใจเพราะสามารถนามาพฒนาเปนอปกรณทใชในชวตประจาวนได

ถงแมวาการนาสารเรองแสงฟลออเรสเซนตมาพฒนาและประยกตใชในงานวจยทง 2

ดานทกลาวมาอยางแพรหลาย แตงานวจยทง 2 ดานยงถกพบวามขอดอยและขอบกพรอง สาหรบการสงเคราะหสารเรองแสงฟลออเรสเซนตเพอใชเปนสารเซนเซอรสาหรบตรวจจบ Hg2+ ยงมขอดอยในดานของความไมจาเพาะเจาะจงตอ Hg2+ เพยงชนดเดยว และมคา detection limit ทสง กลาวคอไมสามารถตรวจจบ Hg2+ ทปรมาณความเขมขนตาได นอกจากนไดโอดเปลงแสงชนดอนทรย ทพฒนามาจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนตยงมขอดอยในดานของประสทธภาพและอายการใชงานทตา ดงนนงานวทยานพนธนจงสนใจการพฒนาสารเรองแสงฟลออเรสเซนตทสามารถใชเปนสารเซนเซอรสาหรบตรวจจบ Hg2+ ทมความเขมขนตาและมความจาเพาะเจาะจงตอ Hg2+ ทสง โดยเปรยบเทยบกบไอออนของโลหะทรานซชน โลหะอลคาไลน และโลหะอลคาไลนเอรท

อกทงสามารถคายแสงฟลออเรสเซนตในชวงการมองเหนได (visible region) ซงมประโยชนตอการนาไปพฒนาใชในอปกรณตรวจสอบ Hg2+ ในภาคสนาม รวมถงการพฒนาไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย ทมประสทธภาพทดและอายการใชงานทสง

สำนกหอ


21

บทท 3

อปกรณและสารเคม

1. อปกรณ

1.1 เครอง Nuclear Magnetic Resonance 300 MHz: Bruker 300

1.2 เครอง UV-visible spectrometer: HP-8453

1.3 เครอง Fluorescence spectrometer: Perkin Elmer Luminescence spectrometer model LS-

50B

1.4 เครอง Mass spectrometer: ESI-FT-ICR (High resolution) Bruker BioAPEX 70e

spectrometer 1.5 เครอง vacuum evaporation system

1.6 เครอง C9920 Hamamatsu Photonics

1.7 เครอง KEITHLEY 2400 source meter

1.8 เครอง TOPCON BM-9 luminance meter

1.9 เครอง Rotary evaporator: Buchi Rotavapor R-114

1.10 เครอง Vacuum pump: Tokyo Rikakikai Co., Ltd. model A-3S

1.11 เครอง Hot air oven: Binder model ED115 (E2)

1.12 เครองชงละเอยด (ทศนยม 4 ตาแหนง): Denver instrument model S-234

1.13 เครองชงละเอยด (ทศนยม 4 ตาแหนง): Mettler Toledo model AB204

1.14 เครอง Hotplate and stirrer: Framo model M21/1

1.15 Micropipette: Finnpipette, HH10711 ขนาด 1-10 μL

1.16 TLC Silica gel 60 F254 aluminium sheet, Merck

1.17 อปกรณสาหรบเตรยมแผน preparative TLC: Desaga Brinkmann

1.18 กระดาษกรอง: Advantec ขนาดเสนผานศนยกลาง 110 mm

1.19 กระดาษกรอง: Advantec ขนาดเสนผานศนยกลาง 70 mm 1.20 เครองแกวพนฐาน

1.21 ชดกรองแบบลดความดน

1.22 Clamp และ Clamp Holder

สำนกหอ


22

2. สารเคม 2.1 Acetonitrile: LAB-SCAN

2.2 Aluminium metal

2.3 Aluminium perchlorate nonahydrate: Sigma-Aldrich (98 %, Mw = 487.47 g/mol)

2.4 1-Aminopyrene: Aldrich (Mw=217.27 g/mol)

2.5 Argon gas: Masser Specialty Gas Co., Ltd. (99.999 %)

2.6 Barium perchlorate trihydrate: Strem chemical (99.9 %, Mw = 336.24 g/mol)

2.7 Bis(2-methyl-8-quinolinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium

2.8 2-Bromoacetyl bromide: Fluka (98% w/w, Mw = 201.85 g/mol)

2.9 Cadmium perchlorate hexahydrate: Strem chemical (99 %, Mw = 311.30 g/mol)

2.10 Cadmium acetate dehydrate: Fluka (Mw = 266.53 g/mol)

2.11 Calcium acetate: Fluka (Mw = 158.17 g/mol)

2.12 Chloroform-d (contains 1% v/v of TMS): Sigma-Aldrich (99.8 atom %D)

2.13 Cobalt acetate tetrahydrate: Fluka (Mw = 249.08 g/mol)

2.14 Copper acetate monohydrate: Fluka (Mw = 199.65 g/mol)

2.15 Cobalt perchlorate hexahydrate: Sigma-Aldrich (Mw = 365.93 g/mol)

2.16 Copper perchlorate hexahydrate: Sigma-Aldrich (98 %, Mw = 370.54 g/mol)

2.17 Cysteamine hydrochloride: Fluka (≥ 97.0 %, Mw = 113.61 g/mol)

2.18 De-ionized water: Departmentment of chemistry, Silpakorn University

2.19 1,3-Dibromopropane: Fluka (> 99%, d = 1.989 g/mL, Mw = 201.89 g/mol)

2.20 Dichloromethane (distillation)

2.21 Dichloromethane (for analysis): MERCK (99.8 %)

2.22 Ethanol (distillation)

2.23 Ethanol (absolute for analysis): MERCK

2.24 Indium tin oxide glass

2.25 Iron acetate: Fluka (Mw = 232.98 g/mol)

2.26 Lead acetate: Carlo (Mw = 235.29 g/mol)

2.27 Lithium fluoride

2.28 Lithium perchlorate trihydrate: Strem chemical (99 %, Mw = 311.30 g/mol)

2.29 Magnesium perchlorate hydrate: Fluka (98 %, Mw = 223.21 g/mol)

สำนกหอ


23

2.30 Manganese acetate tetrahydrate: Fluka (Mw = 245.09 g/mol)

2.31 Manganese perchlorate hexahydrate: Strem chemical (99 %, Mw = 253.84 g/mol)

2.32 Mercury acetate: Fluka (Mw=318.68 g/mol)

2.33 Mercuric perchlorate hydrate: Sigma-Aldrich (98 %, Mw = 372.06 g/mol)

2.34 Mercuric perchlorate trihydrate: Strem chemical (99+ %, Mw = 399.46 g/mol)

2.35 Methanol (distillation)

2.36 Methanol (for analysis): MERCK (99.9 %)

2.37 Molybdenum dioxide

2.38 4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl

2.39 N,N'-di-[(1-naphthaleyl)-N,N'-diphenyl]-1,1'-biphenyl-4,4'diamine

2.40 Nickel acetate tetrahydrate: BDH (Mw = 248.84 g/mol)

2.41 Nickel perchlorate hexahydrate: Fluka (≥ 98.0 %, Mw = 365.69 g/mol)

2.42 Potassium acetate: Fluka (Mw = 98.14 g/mol)

2.43 Potassium carbonate: Fluka (Mw=137.91 g/mol)

2.44 Potassium perchlorate: Sigma-Aldrich (99+ %, Mw = 138.55 g/mol)

2.45 Rhodamine B: Fluka (Mw = 479.02 g/mol)

2.46 Silica gel 60 (0.063-0.200 mm) สาหรบ column chromatography: Merck

2.47 Silica gel 60 F254 containing gypsum สาหรบ preparative thin layer chromatography:

Merck

2.48 Silver acetate: BHD (Mw = 166.91 g/mol)

2.49 Silver perchlorate monohydrate: Strem chemical (99 %, Mw = 207.32 g/mol)

2.50 Sodium acetate: Fluka (Mw = 82.03 g/mol)

2.51 Sodium bicarbonate: Sigma-Aldrich (Mw = 84.01 g/mol)

2.52 Sodium hydroxide: Fluka (≥ 98.0 %, Mw = 40.00 g/mol)

2.53 Sodium methoxide: Fluka (≥ 98.0 %, Mw = 54.02 g/mol)

2.54 Sodium perchlorate: Fluka (98 %, Mw = 82.03 g/mol)

2.55 Sodium sulfate anhydrous: Sigma-Aldrich (99.0 %)

2.56 Tetrahydrofuran (Analytical reagent; A.R.): LAB-SCAN (99.8 %)

2.57 Triethylamine: Ridel-de-Haen (99 %, d = 0.73 g/mL, Mw = 101.19 g/mol)

2.58 Zinc acetate dehydrate: Fluka (Mw = 219.51 g/mol)

สำนกหอ


24

บทท 4

วธการทดลอง

1. การสงเคราะหเซนเซอร

ในงานวจยนไดแสดงการประยกตใชสารเรองแสงฟลออเรสเซนตในการสงเคราะหเซนเซอรสาหรบตรวจจบ Hg2+ (ปรอทเซนเซอร) ชนดใหม 2 ชนด ทมความวองไวและความจาเพาะเจาะจงสงตอ Hg2+ เซนเซอรทงสองชนดประกอบดวย 2-[3-(2-

aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine ซงทาหนาทเปนไอโอโนฟอร เมอนาไปเชอมตอกบหมโรดามนบ (rhodamine B group) จานวน 2 หม ซงทาหนาทเปนฟลออโรฟอรจะไดเซนเซอร I และเมอนา 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine เชอมตอกบหมไพรน (dipyrene group) จานวน 2 หม ซงทาหนาทเปนฟลออโรฟอร จะไดเซนเซอร II โครงสรางของเซนเซอรทง 2 ชนด แสดงไดดงภาพท 25

ภาพท 25 โครงสรางปรอทเซนเซอรชนดใหม 2 ชนด

เซนเซอร I

เซนเซอร II

สำนกหอ


25

1.1 การสงเคราะหไอโอโนฟอรชนด 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl] ethanamine

(I-3)

ภาพท 26 สมการปฏกรยาการสงเคราะห 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine (I-3)

วธการสงเคราะห 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine (I-3) ไดศกษาตามวธของ Wanichacheva และคณะ [41] ดงภาพท 26 โดยชง sodium methoxide (NaOMe) ปรมาณ 1.50 กรม (27.8 มลลโมล) ใสลงในขวดกนกลมขนาด 50 มลลลตร จากนนละลายดวย dry

methanol (MeOH) ปรมาณ 7.0 มลลลตร และเตมซสเตเอมนไฮโดรคลอไรด (cysteamine

hydrochloride; I-1) ปรมาณ 1.00 กรม (8.80 มลลโมล) ลงในสารละลาย แลวจงกวนปฏกรยาภายใตบรรยากาศอารกอนทอณหภมหองเปนระยะเวลา 30 นาท แลวจงเตม 1,3-ไดโบรโมโพรเพน (1,3-

dibromopropane; I-2) ปรมาณ 7.0 มลลลตร (3.5 มลลโมล) แลวกวนปฏกรยาพรอมใหความรอนจนอณหภมถง 40 oC เปนระยะเวลา 10 ชวโมง เมอครบกาหนดเวลาจงนาไปกาจดตวทาละลายออก โดยใชเครอง rotary evaporator จากนนเตมสารละลาย sodium hydroxide (NaOH) เขมขน

30% w/v ปรมาณ 15.0 มลลลตร ลงในขวดปฏกรยาขางตนและกวนเบาๆ ทอณหภมหองเปนเวลา 18 ชวโมง แลวนาไปสกดดวย dichloromethane (CH2Cl2) ปรมาณ 20.0 มลลลตร จานวน 3 ครง

โดยเกบสารละลายชน CH2Cl2 ทไดรวมกน นาสารละลายชน CH2Cl2 ทได มาสกดดวยนาปราศจากไอออน (deionized water; นา DI)

ปรมาณ 60.0 มลลลตร อกหนงครง โดยเลอกเกบชน CH2Cl2 มากาจดนาออกโดยเตม sodium

sulfate anhydrous (anh. Na2SO4) ลงไปปรมาณเลกนอย และนาไปกาจด CH2Cl2 ออกโดยใชเครอง

rotary evaporator ไดสาร I-3 มลกษณะเปนนามนสเหลองออน (นาไปใชในปฏกรยาขนตอนตอไปโดยไมผานการแยกบรสทธ)

สำนกหอ


26

1.2 การสงเคราะหเซนเซอร I

ภาพท 27 สมการปฏกรยาการสงเคราะหเซนเซอร I

การสงเคราะหเซนเซอร I แสดงไดดงภาพท 27 โดยการเตรยมไอโอโนฟอร I-3 ปรมาณ

0.06 กรม (0.30 มลลโมล) ใสขวดกนกลมขนาด 25 มลลลตร จากนนละลายดวย dry ethanol

(EtOH) ปรมาณ 6.0 มลลลตร แลวจงเตมโรดามนบคลอไรด (rhodamine B chloride; I-4) ปรมาณ 0.30 กรม (0.63 มลลโมล) และ dry triethylamine (NEt3) ซงทาหนาทเปนเบส ปรมาณ 0.25

มลลลตร (12 มลลโมล) แลวกวนปฏกรยาภายใตบรรยากาศอารกอนพรอมใหความรอนจนอณหภมถง 78 oC เปนระยะเวลา 30 ชวโมง เมอครบกาหนดเวลาทงใหเยนจนถงอณหภมหอง แลวจงนาไปกรองและกาจด EtOH ออกดวยเครอง rotary evaporator จากนนเตม CH2Cl2 ปรมาณ 20.0 มลลลตร

ลงในขวดปฏกรยาขางตน แลวนาไปสกดดวยนา DI ปรมาณ 20.0 มลลลตร จานวน 3 ครง โดยเลอกเกบสารละลายชน CH2Cl2 มากาจดนาออกโดยเตม anh. Na2SO4 ลงไปปรมาณเลกนอย และนาไปกาจด CH2Cl2 ออกดวยเครอง rotary evaporator จากนนแยกบรสทธสารทไดดวยเทคนค

preparative thin layer chromatography ในทมด โดยใชตวทาละลายผสมระหวาง CH2Cl2 และ

MeOH (90:10 v/v) ตามลาดบ เปน mobile phase พบวาไดเซนเซอร I มลกษณะเปนนามน มสชมพออน ปรมาณ 33 มลลกรม (0.03 มลลโมล) คดเปนเปอรเซนตผลผลตไดเทากบ 10% โดยการแยกดวยเทคนคนมอตราการเคลอนทของสารบนตวดดซบ (rate of flow; Rf) เทากบ 0.83

สำนกหอ


27

1.3 การสงเคราะหเซนเซอร II

ภาพท 28 สมการปฏกรยาการสงเคราะหเซนเซอร II

การสงเคราะหเซนเซอร II แสดงไดดงภาพท 28 โดยการเตรยมอะมโนไพรน (1-

aminopyrene; II-1) ปรมาณ 0.20 กรม (0.90 มลลโมล) ใสขวดกนกลมขนาด 25 มลลลตร จากนนละลายดวย dry Dichlorometane ปรมาณ 20.0 มลลลตร และจงเตมโบรโมอะเซธาไมด (bromoacethylbromide; II-2) ปรมาณ 0.17 มลลลตร (2.00 มลลโมล) แลวกวนปฏกรยาภายใตบรรยากาศอารกอนทอณหภมหองเปนระยะเวลา 12 ชวโมง แลวจงนาไปแยกสวนทไมละลายออกจากสารละลายดวยการกรอง แลวทงไวใหแหงจะไดผลตภณฑ II-2 มลกษณะเปนของแขงสขาว ปรมาณ 387 มลลกรม (1.14 มลลโมล) คดเปนเปอรเซนตผลผลตไดเทากบ 78% หลงจากนนการเตรยมไอโอโนฟอร II-3 ปรมาณ 0.035 กรม (0.18 มลลโมล) และโพแทสเซยมคารบอเนต (K2CO3)

ซงทาหนาทเปนเบส ปรมาณ 0.032 กรม (0.23 มลลโมล) ใสขวดกนกลมขนาด 25 มลลลตร แลวกวนปฏกรยาภายใตบรรยากาศอารกอนทอณหภมหอง เปนระยะเวลา 30 นาท จากนนเตม 2-

bromo-N-(pyren-1-yl)acetamide II-3 ปรมาณ 0.12 กรม (0.35 มลลโมล) แลวกวนปฏกรยาภายใตบรรยากาศอารกอนพรอมใหความรอนจนอณหภมถง 67 oC เปนระยะเวลา 24 ชวโมง เมอครบกาหนดเวลาทงใหเยนจนถงอณหภมหอง แลวจงนาไปแยกสวนทไมละลายออกจากสารละลายดวยการกรอง และนาไปกาจด THF ออกดวยเครอง rotary evaporator จากนนแยกบรสทธสารทไดดวยเทคนค preparative thin layer chromatography ในทมด โดยใชตวทาละลายผสมระหวาง CH2Cl2

สำนกหอ


28

และ MeOH (95:5 v/v) ตามลาดบ เปน mobile phase พบวาไดเซนเซอร II มลกษณะเปนของแขงสนาตาล ปรมาณ 69 มลลกรม (0.10 มลลโมล) คดเปนเปอรเซนตผลผลตไดเทากบ 54% โดยการแยกดวยเทคนคนมอตราการเคลอนทของสารบนตวดดซบ (rate of flow; Rf) เทากบ 0.50

2. การทดสอบประสทธภาพในการตรวจจบ Hg2+

เมอทาการสงเคราะหสารฟลออเรสเซนตเซนเซอรทง 2 ชนดสาเรจแลว พบวาเซนตเซนเซอรทง 2 ชนดเปนสารชนดใหม ดงนนจงนาตองมาศกษาคณสมบตในการดดกลนแสงอลตราไวโอเลตในและคณสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตของสารฟลออเรสเซนตเซนเซอรแตละชนดในตวละลายอนทรยและตวทาละลายอนทรยทมสวนผสมทเปนนา เพอหาตวทาละลายทเหมาะสมตอการวเคราะหการตรวจจบ Hg2+ หลงจากนนทาการศกษาความสามารถในการตรวจจบ Hg2+ ดวยเทคนคฟลออเรสเซนตสเปกโทรสโกป เพอหาความไวในการวเคราะห (sensitivity) ความจาเพาะเจาะจงตอ Hg2+ (selectivity) อกทงทาการศกษาการตรวจจบ Hg2+ เปรยบเทยบกบไอออนรบกวนชนดอนๆ รวมทงนาไปศกษาถงประสทธภาพในการตรวจจบ Hg2+ ในภาวะทมไอออนรบกวนอนๆ อตราสวนการเกดสารเชงซอนดวยวธการของ Job (Job’s plot) คาคงทสมดลของการจบกบ Hg2+ (Association constant; Kasso) และคาประสทธภาพเชงควอนตมทางฟลออเรสเซนต (fluorescence

quantum yield: Фf) รวมถงการศกษาลกษณะของโครงสรางโมเลกลทสงเคราะหไดทง 2 ชนดหลงจากเกดอนตรกรยากบ Hg2+ ดวยเทคนค molecular modeling

2.1 การทดสอบความไว (sensitivity)

การทดสอบความไวของเซนเซอรแตละชนดนน ไดศกษาดวยเทคนคฟลออเรสเซนตสเปกโทรสโกป โดยการเตรยมสารละลายเซนเซอรแตละชนด และปเปตสารละลายเซนเซอรแตละชนดมาปรมาณ 3 มลลลตร แลววดสญญาณฟลออเรสเซนตทเกดขนกอนการเตม Hg2+ หลงจากนนวดสญญาณฟลออเรสเซนตทเกดขนภายหลงการไตเตรต Hg2+ ในแตละครง สงเกตเหนการเปลยนแปลงของความเขมสญญาณการคายแสงฟลออเรสเซนต ผลการทดลองทไดจากการทดสอบนสามารถนาไปใชในการหาคาคงทสมดลของการจบกบ Hg2+ (Kassoc) ซงคาคงทสมดลของการเกดไอออนเชงซอน (Association constant: Kassoc) เปนคาทบอกความสามารถในการเกดสารประกอบเชงซอนระหวางสารเซนเซอรและไอออนโลหะ จากสมการ Benesi-Hildebrand [44, 58-59] ตามสมการท (1)

สำนกหอ


29

ตามสมการ Benesi-Hildebrand (1);

จากสมการท (1) มลกษณะความสมพนธเชงเสนตรง ดงนนการสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวาง ในแนวแกน y และ ในแนวแกน x จะหาคาคงทสมดลของการจบกบ Hg2+

ได เมอกาหนดให A 0 = ความเขมแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายเซนเซอรเรมตน

A = ความเขมแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายเซนเซอรหลงเตมไอออนทความเขมขนใดๆ

Amin= ความเขมแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายเซนเซอรนอยทสด n = จานวนเตมใดๆ เชน 1, 2 และ 3

พบวาคาคงทสมดลของการจบกบ Hg2+ คานวณไดจากความชนของกราฟทสรางขน ดงน

2.1.1 การเตรยมสารละลายเซนเซอร

เตรยมสารละลายเซนเซอร I เขมขน 1.6x10-4 M ใน CH2Cl2 ปรมาตร 10 มลลลตร จากนนเจอจางสารละลายเซนเซอร I ดวยวธ serial dilution โดยใหความเขมขนลดลงครงละ 10 เทา จนไดความเขมขนสดทายเทากบ 1.6x10-6 M ปรมาตร 10 มลลลตร ซงการเจอจางทกครงปรบปรมาตรดวย CH2Cl2 ในทานองเดยวกน ในทานองเดยวกน เตรยมสารละลายเซนเซอร II เขมขน 0.46x10-6

M ใน acetonitrile และนา (80:20, v/v) ปรมาตร 10 มลลลตร

2.1.2 การเตรยมสารละลายปรอท

การศกษาความไวของเซนเซอร I สามารถทาไดโดยเตรยมสารละลายปรอท (II) เปอรคลอเรตทมความเขมขน 1.0x10-2 M ใน THF ปรมาตร 10 มลลลตร จากนนเจอจางสารละลายของ Hg2+ ทเตรยมได ดวยวธ serial dilution เชนเดยวกบการเตรยมสารละลายเซนเซอร โดยใหความเขมขน

[Hg2+]n1

(1)

สำนกหอ


30

ลดลงครงละ 10 เทา จนไดความเขมขนสดทายเทากบ 1.0x10-4 M ปรมาตร 10 มลลลตร ซงการเจอจางทกครงปรบปรมาตรดวย THF สวนการศกษาความวองไวของเซนเซอร II จะเปลยนเปนเตรยมสารละลายปรอท (II) อะซเตตทละลายในนา โดยมความเขมขนเรมตนเทากบ 1.0x10-2 M และความเขมขนสดทายเทากบ 1.0x10-4 M

2.1.3 การทดสอบ

นาสารละลายเซนเซอรทง 2 ชนด ทเตรยมขนไปวดสญญาณฟลออเรสเซนต สงเกตการเปลยนแปลงของสญญาณฟลออเรสเซนตทเกดขน เมอมการไตเตรตสารละลายของ Hg2+ โดยกาหนดคาพารามเตอรตางๆ ในการทดสอบสาหรบเซนเซอรทง 2 ชนด ตามตารางท 2

ตารางท 2 คาพารามเตอรตางๆ สาหรบการทดสอบความไวของเซนเซอรทง 2 ชนด

2.2 การทดสอบความจาเพาะเจาะจง (selectivity)

การทดสอบความจาเพาะเจาะจงของเซนเซอรแตละชนดนน ไดศกษาดวยเทคนคฟลออเรสเซนตสเปกโทรสโกป โดยการวดสญญาณฟลออเรสเซนตจากการไตเตรตดวยสารละลายของ Hg2+ ลงในสารละลายเซนเซอรแตละชนดทถกเตรยมขนปรมาณ 3 มลลลตร เปรยบเทยบกบสญญาณฟลออเรสเซนตทเกดขนจากการไตเตรตดวยสารละลายไอออนรบกวนอนๆ ลงในสารละลายเซนเซอรแตละชนดทถกเตรยมในลกษณะเดยวกน แลวสงเกตเหนการเปลยนแปลงของสญญาณฟลออเรสเซนตระหวางการไตเตรตดวยสารละลายของ Hg2+ และการไตเตรตดวยสารละลายไอออนรบกวนอนๆ

เซนเซอร I II

ex (nm) 550 347

Scan speed (nm/min) 300 300

ชวงความยาวคลนทศกษา (nm)

560-640 360-600

สำนกหอ


31


สารละลายเซนเซอรทง 2 ชนด จะเตรยมขนในลกษณะเดยวกบการศกษาความไว โดยใชความเขมขนเรมตนและความเขมขนสดทายเทากน แตการศกษาความจาเพาะเจาะจงจะเตรยมความเขมขนสดทายในปรมาณ 50 มลลลตร

2.2.2 การเตรยมสารละลายปรอทและไอออนรบกวนชนดอนๆ

ในการศกษาความจาเพาะเจาะจงของเซนเซอร I จะเตรยมสารละลายของ Hg2+ และไอออโลหะเกลอเปอรคลอเรตชนดตางๆ ใน THF สวนการทดสอบความจาเพาะเจาะจงของเซนเซอร II

จะเปลยนเปนเตรยมสารละลายของ Hg2+ และไอออนโลหะหนกเกลออะซเตตชนดตางๆ ในนา โดยเตรยมขนในลกษณะเดยวกบการทดสอบความไว ซงใชความเขมขนเรมตนและความเขมขนสดทายเทากน โดยไอออนรบกวนอนๆ สาหรบเซนเซอรแตละชนดแสดงไดดงน

เซนเซอร I Li+, Na+, K+, Ba2+, Mg2+, Al3+, Ni2+, Cu2+, Cd2+, Co2+, Mn2+ และ Ag+ เซนเซอร II Na+, K+, Ca2+, Cu2+, Cd2+, Co2+, Mn2+, Zn2+, Pb2+, Ag+, Ni2+ และ Fe3+


นาสารละลายเซนเซอรทง 2 ชนด ทเตรยมขนไปวดสญญาณฟลออเรสเซนต สงเกตการเปลยนแปลงของสญญาณฟลออเรสเซนตทเกดขน เมอมการไตเตรตสารละลายของ Hg2+ เปรยบเทยบกบการไตเตรตสารละลายไอออนเกลอเปอรคลอเรตและอะซเตตชนดตางๆ โดยกาหนดคาพารามเตอรตางๆ ในการทดสอบตามตารางท 2 เชนเดยวกบการทดสอบความไว

2.3 การทดสอบความสามารถในการตรวจจบ Hg2+ ในภาวะทมไอออนรบกวนชนดอนๆ (competitive studies)

การทดสอบความสามารถในการตรวจจบ Hg2+ ในภาวะทมไอออนรบกวนชนดอนๆ ทาการศกษาดวยเทคนคฟลออเรสเซนตสเปกโทรสโกป โดยการวดสญญาณฟลออเรสเซนตในขณะกอนเตมและหลงเตมสารละลายของ Hg2+ ลงในสารละลายเซนเซอรแตละชนดทถกเตรยมขนปรมาณ 3 มลลลตร จนสงเกตเหนการเปลยนแปลงสญญาณฟลออเรสเซนตคงททความเขมคาหนง หลงจากนนเตมสารละลายไอออนรบกวนชนดตางๆ ในปรมาณเทากบสารละลายของ Hg2+ ทเตมลงไปในสารละลายเซนเซอร และวดสญญาณฟลออเรสเซนตภายหลงการเตมไอออนรบกวนอนๆ อกครง

สำนกหอ


32


สารละลายเซนเซอรทง 2 ชนด จะเตรยมขนในลกษณะเดยวกบการทดสอบความไว โดยใชความเขมขนเรมตนและความเขมขนสดทายเทากน แตการทดสอบความสามารถในการตรวจจบ

Hg2+ ในภาวะทมไอออนรบกวนชนดอนๆ จะเตรยมความเขมขนสดทายในปรมาณ 50 มลลลตร เชนเดยวกบการทดสอบความจาเพาะเจาะจง

2.3.2 การเตรยมสารละลายปรอทและไอออนรบกวนชนดอนๆ

สาหรบเซนเซอร I และ II จะเตรยมสารละลาย Hg2+ และไอออนเกลอเปอรคลอเรตและอะซเตตชนดตางๆ เพอใชทดสอบความสามารถในการตรวจจบ Hg2+ ในภาวะทมไอออนรบกวนชนดอนๆ เชนเดยวกบการเตรยมเพอใชในการทดสอบความจาเพาะเจาะจง


นาสารละลายเซนเซอรทง 2 ชนด ทเตรยมขนไปวดสญญาณฟลออเรสเซนต สงเกตการเปลยนแปลงของสญญาณฟลออเรสเซนตทเกดขน เมอมการเตมสารละลายของ Hg2+ และสารละลายไอออนรบกวนชนดเกลอเปอรคลอเรตและอะซเตตชนดตางๆ ลงในสารละลายเซนเซอร โดยกาหนดคาพารามเตอรตางๆ ในการทดสอบตามตารางท 2 เชนเดยวกบการทดสอบความไว จากนนสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางคา IF/I0 ทความยาวคลนทความเขมมากทสด ในแนวแกน y และชนดของสารตางๆ ในแนวแกน x เมอกาหนดให

I0 = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายกอนเตมไอออน

IF = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายหลงเตมไอออน 2.4 การหาอตราสวนการเกดสารเชงซอนวธการของ Job (Job’s plot)

การหาอตราสวนการเกดสารเชงซอนวธการของ Job ไดศกษาดวยเทคนคฟลออเรสเซนตสเปกโทรสโกป โดยการวดสญญาณฟลออเรสเซนตในระบบทมเศษสวนโมล (mole fraction) หรออตราสวนระหวางจานวนโมลของเซนเซอร II ตอจานวนโมลของ Hg2+ และ Cu2+ ในอตราสวนตางๆ

การหาอตราสวนการเกดสารเชงซอนของเซนเซอร II สามารถทาไดโดยเตรยมสารละลายเซนเซอร II ในสารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20, v/v) เขมขน 0.46x10-6 M จากนนเจอจางตามตารางท 3 โดยไมตองผสมสารละลายของ Hg2+ แตละขวดปรบปรมาตร 10 มลลลตร ดวย

สำนกหอ


33

acetonitrile และนา (80:20, v/v) แลวนาไปวดสญญาณการคายแสงฟลออเรสเซนตกอนการเตม

Hg2+ (I0) โดยเกบสารละลายทงหมดไวดงเดมหลงจากสนสดการวด จากนนเตมสารละลายปรอท (II) อะซเตตในนาเขมขน 0.46x10-4 M ในขวดปรมาตร 10

มลลลตร ลงในสารละลายเซนเซอร II เจอจางแตละขวดโดยใหมอตราสวนดงตารางท 3 แลวนาไปวดสญญาณการคายแสงฟลออเรสเซนต (I) หลงจากเตม Hg2+ จากนนสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางผลคณของ (I0-I) และเศษสวนโมลของเซนเซอรทความยาวคลน 481 nm ในแนวแกน y และเศษสวนโมลของเซนเซอรในแนวแกน x เพอหาอตราสวนระหวางเซนเซอรตอ

Hg2+ ทสามารถแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตไดมากทสด สาหรบสารละลายทองแดง (II) อะซเตต จะถกเตรยมในทานองเดยวกนกบการเตรยมสารละลายปรอท (II) อะซเตต

ตารางท 3 การหาอตราสวนการเกดสารเชงซอนของเซนเซอร II

2.5 การหาคาประสทธภาพเชงควอนตมทางฟลออเรสเซนต (fluorescence quantum yield)

การหาคาประสทธภาพเชงควอนตมทางฟลออเรสเซนตของเซนเซอรแตละชนด เปนการหาอตราสวนของจานวนโฟตอนทถกคายออกมาตอจานวนโฟตอนทถกดดกลน โดยสารทเกดการคายแสงฟลออเรสเซนตไดมากจะมคาเขาใกล 1 โดยคานวณหาไดตามสมการท (2) ตอไปน

(2)

ขวดท เซนเซอร (mL) Hg2+ (μL) mole fraction of sensors1 0 1.0 02 0.1 0.9 0.13 0.2 0.8 0.24 0.3 0.7 0.35 0.4 0.6 0.46 0.5 0.5 0.57 0.6 0.4 0.68 0.7 0.3 0.79 0.8 0.2 0.810 0.9 0.1 0.911 1.0 0 1.0

สำนกหอ


34

เมอ = quantum yield ของสารตวอยาง

= quantum yield ของสารมาตรฐาน

= คาความชนจากกราฟความสมพนธระหวางคาการคายแสงฟลออเรสเซนตกบการดดกลนแสงของสารตวอยาง

= คาความชนจากกราฟความสมพนธระหวางคาการคายแสงฟลออเรสเซนตกบการดดกลนแสงของสารมาตรฐาน

= refractive index ของตวทาละลายสารตวอยาง

= refractive index ของตวทาละลายสารมาตรฐาน

2.5.1 การเตรยมสารละลายเซนเซอรและสารละลายปรอท

สารละลายเซนเซอรทง 2 ชนด และสารละลายปรอท (II) เปอรคลอเรต เตรยมขนในลกษณะเดยวกบการทดสอบความไว โดยใชความเขมขนเรมตนและความเขมขนสดทายเทากน

2.5.2 การเตรยมสารละลายอางอง

การหาคาประสทธภาพเชงควอนตมทางฟลออเรสเซนตของเซนเซอร I จะคานวณหาโดยใชสารละลายโรดามนบ [44] เปนสารอางอง

2.5.3 การเตรยมสารละลายอางอง

เตรยมสารละลายอางองโรดามนบ เขมขน 1.0x10-4 M ใน EtOH ปรมาตร 10 มลลลตร


นาสารละลายเซนเซอร I ปรมาณ 3 มลลลตร มาเตมดวยสารละลาย Hg2+ และวดสญญาณฟลออเรสเซนต โดยกาหนดคาพารามเตอรตางๆ ในการทดสอบตามตารางท 4

Gradx

Grads

x

s

สำนกหอ


35

พารามเตอร คา [Hg2+] ทเตม

(eq. เทยบกบเซนเซอร) 7

ex (nm) 550

Scan speed (nm/min) 300

Slit width (nm) 2.5

ชวงความยาวคลนทศกษา (nm)

560-640

ตารางท 4 คาพารามเตอรตางๆ สาหรบวดการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร I ในการศกษาคาประสทธ

ภาพเชงควอนตมทางฟลออเรสเซนต

จากนนนาไปวดคาการดดกลนแสงทความยาวคลน 550 nm และการคายแสงฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 575 nm สาหรบเซนเซอร I และวดซาโดยเจอจางสารละลายดงกลาวครงละ 2/3 เทา อยางนอย 3 ครง แลวนาคาการดดกลนแสงและคายแสงทว ดไดสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางคาการคายแสงฟลออเรสเซนตในแนวแกน y และคาการดดกลนแสงในแนวแกน x จากนนทาการทดลองซาโดยเปลยนสารละลายเซนเซอรเปนสารละลายอางองทไมม

Hg2+ แลวคานวณหาคาประสทธภาพเชงควอนตมทางฟลออเรสเซนตตามสมการท (2) เมอ

เซนเซอร I quantum yield ของโรดามนบเทากบ 0.69

refractive index ของ CH2Cl2 เทากบ 1.424

refractive index ของ EtOH เทากบ 1.362

2.6 ลกษณะการตรวจจบ Hg2+ ของเซนเซอร II ดวยเทคนค molecular modeling

แสดงลกษณะการจบของ Hg2+ ในเซนเซอร II โดยใชแบบจาลองโมเลกล จากโปรแกรม Material Studio 5.5 program package (Dmol3 program) ซงโครงสรางเซนเซอร II

เบองตนสรางจากการดดแปลงโครงสรางผลกของโรดามนบ ในฐานขอมลโปรตน (PDB ID

3BR5) และคานวณหาโครงสรางเสถยรดวยระเบยบวธ density functional theory (DFT) ดวยการประมาณแบบโลคลเดนซต (LDA) ฟงกชนนล PWC [60] และเบซสเซตเชงอะตอมแบบดบเบลนม

x

s

สำนกหอ


36

เมอรคลโพลาไรเซชน (DNP) [61] ซงพลงงานการยดจบ (Ebind) ของสารประกอบเชงซอนระหวางเซนเซอร II และ Hg2+ สามารถคานวณไดตามสมการ (3)

จาก Sensor + Hg2+ Sensor···Hg complex

ดงนน Ebind = E(Sensor···Hg complex) - E(Sensor) – E(Hg2+) (3)

3. การพฒนาไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย การพฒนาไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยจากสารเรองสารฟลออเรสเซนต III และ IV

ผวจยไดรบสารเรองแสงฟลออเรสเซนตทง 2 ชนดมาทาการทดลอง ซงสารเรองแสงฟลออเรสเซนตทง 2 ชนดถกสงเคราะหขนโดยนางสาว ศศวมล ไกรทอง ดงแสดงตามรปท 29

ภาพท 29 โครงสรางของสารเรองแสงฟลออเรสเซนตชนดใหม 2 ชนด

3.1 การทดสอบคณสมบตในการดดกลนแสงอลตราไวโอเลตของสารฟลออเรสเซนต III และ

IV สารแสงฟลออเรสเซนต III และ IV ทไดรบมาเปนสารชนดใหม จงตองมการศกษาการ

ดดกลนแสงอลตราไวโอเลตเพอหาความยาวคลนทมากทสดของการดดกลน นอกจากนผลการทดลองในสวนนยงสามารถนาไปหาคาคงทของการดดกลนแสงไดอกดวย

สารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

สารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

สำนกหอ


37

3.1.1 คาสมประสทธของการดดกลนแสง (Absorption coefficient)

คาสมประสทธของการดดกลนแสงของสารละลายมความสาคญอยางยงในการศกษาการดดกลนแสงโดยคาการดดกลนแสงจะเปนสดสวนโดยตรงกบความเขมขนตามกฎของเบยร-แลมเบรต (Beer-Lambert law) [62] ดงสมการท (4)

A = cl (4)

เมอ A = คาการดดกลนแสงของสาร (absorbance)

= คาสมประสทธของการดดกลนแสง (L mol-1 cm-1)

l = ระยะทางทแสงผานตวอยาง หรอความกวางของเซลล (cm)

c = ความเขมขนหนวย โมล/ลตร หรอโมลาร (M)

3.1.2 การเตรยมสารละลายของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต

เตรยมสารละลายของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III เขมขน 1.0x10-5 M ใน CH2Cl2 ปรมาตร 10 มลลลตร จากนนเจอจางสารละลายของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ดวยวธ serial

dilution โดยใหความเขมขนลดลงครงละ 7 เทา จนไดความเขมขน 7.3x10-6 M, 5.2x10-6 M, 3.1x10-6

M และ 1.0x10-6 M โดยแตละความเขมขนมปรมาตร 10 มลลลตร ซงการเจอจางทกครงปรบปรมาตรดวย CH2Cl2 ในทานองเดยวกน ในทานองเดยวกน เตรยมสารละลายของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV เขมขน 1.0x10-5 M ใน CH2Cl2 ปรมาตร 10 มลลลตร จากนนเจอจางสารละลายของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ดวยวธ serial dilution โดยใหความเขมขนลดลงครงละ 7 เทา จนไดความเขมขน 7.2x10-6 M, 5.1x10-6 M, 3.1x10-6 M และ 1.0x10-6 M ใน CH2Cl2 ปรมาตร 10 มลลลตร

3.2 การทดสอบคณสมบตในการคายแสงฟลออเรสเซนตของสารฟลออเรสเซนต III และ IV

สารเรองแสงฟลออเรสเซนตทง 2 ชนดทถกสงเคราะหขนเปนสารชนดใหม ดงนนจงนาตองมาศกษาคณสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตแตละชนดในสารละลาย CH2Cl2 โดยเตรยมสารละลายของสารเรองแสงฟลออเรเซนต III ความเขมขนเรมตน 1.0x10-5 M ใน CH2Cl2 ปรมาตร 10 มลลลตร จากนนเจอจางสารละลายของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ดวยวธ serial dilution

โดยใหความเขมขนลดลงครงละ 1.4 เทา จนไดความเขมขนสดทายเทากบ 1.0x10-6 M ปรมาตร 10

มลลลตร ซงการเจอจางทกครงปรบปรมาตรดวย CH2Cl2 ในทานองเดยวกน เตรยมสารละลายของ

สำนกหอ


38

สารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ความเขมขนเรมตนเทากบ 1.0x10-5 M ใน CH2Cl2 ปรมาตร 10 มลลลตร จากนนเจอจางจนไดความเขมขนสดทายเทากบ 1.0x10-6 M ปรมาตร 10 มลลลตร

3.3 การสรางไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย เมอทราบถงคณสมบตของการคายแสงฟลออเรสเซนตของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต

III และ IV แลว จะสามารถออกแบบชนเคลอบตางๆ ซงเปนสวนประกอบของอปกรณและสรางไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยทตองการภายใตสภาวะสญญากาศทมความดนตา แสดงดงภาพท 30 หลงจากนนอปกรณทถกสรางขนจะถกสงตอไปยง glove box เพอทจะทาการหอหมหรอปองกนอปกรณจากการทาปฏกรยากบกาซออกซเจน (encapsulation) ภายใตสภาวะบรรยากาศไนโตรเจนและมความชนตา

Al (100 nm)

LiF (0.5 nm)

Bis(2-methyl-8-quinolinolato)-(4-phenylphenolato)aluminium

(BAlq) (70 nm)

4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl (Doped CBP) (20 nm)

N,N'-di-[(1-naphthaleyl)-N,N'-diphenyl]-1,1'-biphenyl-4,4'diamine

(α-NPD) (70 nm)

MoO2 (2 nm)

ITO (100 nm)

Glass substrate

ภาพท 30 โครงสรางของไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย

ไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยทแสดงดงภาพท 30 ถกออกแบบโดยคานงถงสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และ IV รวมถงระดบพลงงาน highest

39

occupied molecular orbital (HOMO) และระดบพลงงาน lowest unoccupied molecular orbital

(LUMO) ของสารประกอบในแตละชนของอปกรณ ดงแสดงในตารางท 5

ชนดของสารประกอบ HOMO (eV) LUMO (eV)

Indium tin oxide (ITO) [63] 5.02 -

MoO2 [63] 5.53 -

α-NPD [64] 5.40 2.35

CBP [64] 5.96 2.57

Balq [65] 5.70 2.80

LiF/Al [65] 4.10 -

ตารางท 5 คา HOMO และ LUMO ของสารประกอบชนดตางๆ

3.4 การศกษาคณลกษณะและประสทธภาพของอปกรณ

เมอสามารถสรางไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

และ IV ไดสาเรจแลว จะนาอปกรณของสารทง 2 ชนดมาทาการศกษาคณลกษณะและประสทธภาพของอปกรณ เพอหากราฟ electroluminescence (EL graph) ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (I-V correlation) ความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (J-V correlation) คาศกยไฟฟาทอปกรณเรมทางาน (turn on

voltage) คาสองสวาง (luminance) คาประสทธภาพของควอนตมภายนอก (External quantum

efficiency) ประสทธภาพกาลง (power efficiency) และอายการใชงาน (lifetime)

3.4.1 การศกษาความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (I-V correlation)

ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟาสามารถหาไดจากการสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางคากระแสไฟฟาในแนวแกน y และความตางศกยไฟฟาในแนวแกน x (I-V curve) ซงคากระแสไฟฟาทนามาสรางกราฟคอคากระแสไฟฟาทไหลผานวงจรหรออปกรณ สวนคาความตางศกยไฟฟาคอศกยไฟฟาทไหลผานวงจรหรออปกรณ นอกจากนยงสามารถหาคาศกยไฟฟาทอปกรณเรมทางาน (turn on voltage) ไดจากกราฟความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (I-V curve)

40

3.4.2 การศกษาความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (J-V correlation)

ความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟาสามารถหาไดจากการสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางความหนาแนนกระแสไฟฟาในแนวแกน y

และความตางศกยไฟฟาในแนวแกน x (I-V curve) ซงความหนาแนนของกระแสไฟฟาทนามาสรางกราฟคอปรมาณคากระแสไฟฟาทไหลผานวงจรหรออปกรณตอหนงหนวยพนทของอปกรณ สวนคาความตางศกยไฟฟาคอศกยไฟฟาทไหลผานวงจรหรออปกรณ

3.4.3 การศกษาคาสองสวาง (luminance)

คาสองสวางของอปกรณ คอปรมาณแสงทถกปลอยออกมาจากอปกรณตอพนทผวทงหมดของอปกรณ มหนวยเปน candela (cd) ตอตารางเมตร โดยในการทดลองจะสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางคาสองสวาง (luminance) ในแนวแกน y และคาความหนาแนนของกระแสไฟฟาในแนวแกน x

3.3.4 การศกษาคาประสทธภาพของควอนตมภายนอก (external quantum efficiency)

คาประสทธภาพของควอนตมภายนอกคอคาทบงบอกถงประสทธภาพในการเรองแสงของอปกรณไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยโดยคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกสามารถหาไดจากอตราสวนของจานวนโฟตอนทถกปลอยจากอปกรณตอจานวนอเลกตรอนทวงผานอปกรณ โดยในการทดลองจะสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกในแนวแกน y และคาความหนาแนนของกระแสไฟฟาในแนวแกน x

3.4.5 การศกษาคาประสทธภาพกาลง (power conversion efficiency)

คาประสทธภาพกาลงคอคาทบงบอกถงประสทธภาพในการเปลยนพลงงานทถกใสเขาไปในอปกรณใหกลายไปเปนแสง โดยคาประสทธภาพกาลงสามารถหาไดจากอตราสวนปรมาณแสงสวางทผานพนทหนงในเวลา 1 วนาท มหนวยเปนลเมน (lumen) ตอกาลงของกระแสไฟฟาไฟฟาทไหลผานอปกรณ มหนวยเปนวตต (watt) โดยในการทดลองจะสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพกาลงในแนวแกน y และคาความหนาแนนของกระแสไฟฟาในแนวแกน x

สำนกหอ


41

3.4.6 การศกษาคาอายการใชงาน (lifetime)

คาอายการใชงานคอคาทบงบอกถงชวงระยะเวลาของการใชงานของอปกรณทยงสามารถเปลงแสงได โดยในการทดลองจะสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางอตราสวนของคาสองสวางเรมตนตอคาสองสวางทเปลยนแปลงไป ณ เวลาใดๆ ในแนวแกน y และเวลา มหนวยเปนชวโมง (h) ในแนวแกน x

สำนกหอ


42

บทท 5

ผลการดาเนนงานวจย

จากการสงเคราะหปรอทเซนเซอรชนดใหม 2 ชนด ไดมการนาเซนเซอรทสงเคราะหไดมาศกษา เพอยนยนโครงสรางของเซนเซอรดวยเทคนค nuclear magnetic resonance spectroscopy

(NMR) และ high resolution mass spectroscopy (HR-ESI MS) จากนนจงนาเซนเซอรทไดมาทดสอบประสทธภาพในการตรวจจบ Hg2+ ในสารละลายอนทรยและสารละลายอนทรยทมสวนผสมทเปนนาไดผลการทดลองดงน

1. การยนยนโครงสราง

จากผลการสงเคราะหสารเซนเซอรแตละชนดตามวธการทดลองทไดกลาวไวแลวนน พบวาไดฟลออเรสเซนตเซนเซอรสาหรบตรวจจบ Hg2+ ชนดใหม 2 ชนด ซงสามารถวเคราะหและยนยนโครงสรางของสารทสงเคราะหไดแตละชนดดวยวธทางสเปกโทรสโกปดงน

1.1 โครงสรางของ 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine (I-3)

ภาพท 31 โครงสรางทางเคมของ 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine (I-3)

จากก ารศกษา โครงส รา งท าง เค มของ 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]

ethanamine (I-3) โดยวธทางสเปกโทรสโกปสามารถยนยนโครงสรางไดดงน 1H NMR (300 MHz, CDCl3): 1.63 (br s, 2NH2), 1.87 (quintet, J = 6.9 Hz, 2H), 2.60–2.65 (m,

8H), 2.88 (t, J = 6.3 Hz, 4H) ppm (ภาพท 32).; 13C NMR (75 MHz, CDCl3): 29.1 (CH2), 30.0

(2CH2), 35.7 (2CH2), 40.8 (2CH2) ppm (ภาพท 33).; HR-ESI MS จากการคานวณ C7H19N2S2

(M+H)+ 195.0990 m/z, จากการทดสอบ 195.1066 m/z (ภาพท 34).

สำนกหอ


43

ภาพท 32 1H NMR ของ 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine (I-3)

ภาพท 33 13C NMR ของ 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine (I-3)

44

ภาพท 34 HR-ESI MS ของ 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine (I-3)

เมอพจารณาจากโครงสรางสาร I-3 (ภาพท 31) และ 1H NMR สเปกตรม (ภาพท 32) แสดงใหเหนสญญาณของโปรตอน 5 กลม ดงน สญญาณชดแรกมคา chemical shift ( ) 1.63 ppm เปน singlet มลกษณะ broad เกดจากโปรตอนของหมเอมน (-NH2; H-5) ถดมาท 1.87 ppm เกดจากโปรตอนบนคารบอนตาแหนง 1 (H-1) มลกษณะเปน quintet มคา coupling constant (J) เทากบ 6.9

Hz เนองจากเกด coupling กบสโปรตอนบนคารบอนตาแหนง 2 (H-2) ถดมาสญญาณของโปรตอนตาแหนง 2 (H-2) และโปรตอนตาแหนง 3 (H-3) ปรากฏใกลกนมาก จงเหนเปน multiplet ท

2.60–2.65 ppm และสดทายสญญาณของโปรตอนตาแหนง 4 (H-4) มลกษณะเปน triplet ท 2.88

ppm มคา coupling constant (J) เทากบ 6.3 Hz เนองจากเกด coupling กบสองโปรตอนของ H-3 โดยปรากฏบรเวณสนามแมเหลกตา (down field) กวาโปรตอนชนดอนๆ เนองจากอทธพลของหมเอมนทอยบนคารบอนเดยวกน พบวาเพยงแค 1H NMR สเปกตรม สามารถทจะยนยนโครงสรางสาร I-3 ได แตเพอความแนนอนมากยงขน สามารถยนยนผลจากการตรวจสอบนาหนกโมเลกลรวมดวย โดยพจารณาจาก HR-ESI MS (ภาพท 34) ในสตรโมเลกลเปน C7H19N2S2 (M+H)+ ไดเทากบ 195.1066 m/z มคาใกลเคยงกบทไดจากการคานวณมาก โดยมคาเทากบ 195.0990 m/z จงยนยนไดวาไดสาร I-3 เกดขนจรงจากการสงเคราะห

1.2 โครงสรางของเซนเซอร I

ภาพท 35 โครงสรางทางเคมของเซนเซอร I

45

จากการศกษาโครงสรางทางเคมของเซนเซอร I โดยวธทางสเปกโทรสโกปสามารถยนยนโครงสรางไดดงน 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 1.15 (t, J = 6.9 Hz, 24H), 1.55–1.57 (m, 2H), 2.17–2.23 (m, 4H),

2.35 (t, J = 6.9 Hz, 4H), 3.22–3.36 (m, 20H), 6.24-6.27 (m, 4H), 6.37-6.43 (m, 8H), 7.06–7.09

(m, 2H), 7.42–7.44 (m, 4H), 7.88 (br s, 2H) ppm (ภาพท 36).; 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ 11.6

(8CH3), 28.0 (CH2), 28.6 (2CH2), 29.4 (2CH2), 39.2 (2CH2), 43.3 (2CH2), 44.7 (8CH2), 63.7 (2C),

77.3 (2CH), 96.7 (4CH), 104.4 (4C), 107.1 (4CH), 121.8 (2CH), 122.8 (2CH), 127.1 (2CH),

127.9 (4CH), 131.4 (2CH), 147.8 (4C), 152.3 (4C), 166.7 (2C) ppm (ภาพท 37-38).; HR-ESI MS

จากการคานวณ C63H74N6O4S2 (M+H)+ 1043.5291 m/z, จากการทดสอบ 1043.5440 m/z (ภาพท 39).

ภาพท 36 1H NMR สเปกตรมของเซนเซอร I

46

ภาพท 37 13C NMR สเปกตรมของเซนเซอร I

ภาพท 38 13C DEPT135 NMR สเปกตรมของเซนเซอร I

47

ภาพท 39 HR-ESI MS สเปกตรมของเซนเซอร I

เมอพจารณาจากโครงสรางเซนเซอร I (ภาพท 35) และ 1H NMR สเปกตรม (ภาพท 36) แสดงใหเหนสญญาณของโปรตอน 10 กลม ทแตกตางกน โดยสญญาณตาแหนงแรกปรากฏบรเวณ chemical shift ( ) ตาสดคอ 1.15 ppm เปน triplet มคา coupling constant (J) เทากบ 7.2 Hz เกดจากโปรตอนตาแหนง 1 (H-1) เนองจากหางไกลจากอทธพลของแรงดงอเลกตรอนมากทสดและ

coupling กบโปรตรอนตาแหนง 6 (H-6) สญญาณถดมาปรากฏท ชวง 1.50-1.59 ppm มลกษณะเปน multiplet เกดจากโปรตอนตาแหนงท 2 (H-2) ทมการเกด coupling กบโปรตอนบนคารบอนตาแหนงท 3 (H-3) สญญาณทสามมลกษณะเปน multiplet ท ชวง 2.17-2.23 ppm เกดจากโปรตอนตาแหนงท 3 (H-3) ท coupling กบโปรตอนบนคารบอนตาแหนงท 2 (H-2) สญญาณถดมามคา ปรากฏท 2.35 ppm เปน triplet มคา coupling constant (J) เทากบ 6.9 Hz เกดจากโปรตอนตาแหนงท 4 (H-4) ทมการเกด coupling กบโปรตอนบนคารบอนตาแหนงท 5 (H-5) ถดมาสญญาณของโปรตอนตาแหนง 5 (H-5) และโปรตอนตาแหนง 6 (H-6) ปรากฏใกลกนมาก จงเหนเปน multiplet ท 3.22–3.36 ppm และสญญาณทเหลออก 5 กลมสดทาย เปนของโปรตอนบนคารบอนในวงอะโรมาตก โดยมคา ปรากฏในชวง 6.24-7.90 ppm ทงนอทธพลจากวงอะโรมาตกจะสงผลใหโปรตอนปรากฏสญญาณทบรเวณสนามแมเหลกตากวาอะลฟาตกโปรตอน นอกจากนสามารถยนยนผลจากการตรวจสอบนาหนกโมเลกลรวมดวย เพอความแนนอนมากยงขน โดยพจารณาจาก HR-ESI MS (ภาพท 39) ในสตรโมเลกลเปน C63H74N6O4S2 (M+H)+ ไดเทากบ 1043.5440 m/z ซงมคาใกลเคยงจากการคานวณทมคาเทากบ 1043.5291 m/z มาก จงยนยนไดวาไดเซนเซอร I เกดขนจรงจากการสงเคราะห

48

1.3 โครงสรางสารประกอบ II-3

ภาพท 40 โครงสรางทางเคมของสารประกอบ II-3

จากการศกษาโครงสรางทางเคมของสารประกอบ II-3 โดยวธทางสเปกโทรสโกปสามารถยนยนโครงสรางไดดงน 1H NMR (300 MHz, CDCl3): 4.30 (s, 2H), 8.03-8.25 (m, 8H), 8.44 (d, J = 8.4 Hz, H), 8.96 (br

s, NH) ppm (ภาพท 41).; 13C NMR (75 MHz, CDCl3): 30.2 (CH2), 119.7 (CH), 121.7 (CH),

123.7 (C), 124.5(C), 125.2 (CH), 125.3 (CH), 125.7 (CH), 126.3 (CH), 127.2 (2CH), 128.5 (CH),

129.2 (C), 129.6 (C), 128.7 (C),130.7 (C),131.3 (C), 164.0 (C) ppm (ภาพท 42-43).; HR-ESI MS

จากการคานวณ C18H12BrNNaO (M+Na)+ 360.0000 m/z, จากการทดสอบ 360.0034 m/z (ภาพท 44).

ภาพท 41 1H NMR สเปกตรมของสารประกอบ II-3

49

ภาพท 42 13C NMR สเปกตรมของสารประกอบ II-3

ภาพท 43 13C DEPT135 NMR สเปกตรมของสารประกอบ II-3

50

ภาพท 44 HR-ESI MS สเปกตรมของสารประกอบ II-3

เมอพจารณาจากโครงสรางของสารประกอบ II-3 (ภาพท 40) และ 1H NMR สเปกตรม (ภาพท 41) แสดงใหเหนสญญาณของโปรตอน 3 กลม ทแตกตางกน โดยสญญาณตาแหนงแรกปรากฏบรเวณ chemical shift ( ) ตาสดคอ 4.30 ppm เปน singlet เนองมาจากอทธพลของหมโบรมนทมคาอเลกโทรเนกาตวตสง (electronegativity) และหมเอไมดทเปนหมดงอเลกตรอนทลอมรอบสงผลใหโปรตอนบนคารบอนตาแหนงท 1 (H-1) ปรากฏสญญาณทบรเวณสนามแมเหลกทตา และซงสอดคลองกบ 13C NMR สเปกตรม (ภาพท 42) และ 13C DEPT-135 NMR สเปกตรม

(ภาพท 43) ซงแสดงสญญาณคารบอนทบรเวณ chemical shift ( ) ตาสดคอ 30.2 ppm เปนลกษณะ CH2 ถดมาเปนของโปรตอนบนคารบอนในวงอะโรมาตก โดยมคา ปรากฏในชวง 8.03-8.25 ppm มลกษณะเปน multiplet และ 8.44 มลกษณะเปน triplet มคา J เทากบ 8.4 Hz และสญญาณกลมสดทายมคา ปรากฏท 8.96 ppm เปน singlet มลกษณะ board เกดจากโปรตอนของหมเอไมด (-NH; H-3) นอกจากนเพอความแนนอนมากยงขน สามารถยนยนผลจากการตรวจสอบนาหนกโมเลกลรวมดวย โดยพจารณาจาก HR-ESI MS (ภาพท 44) ในสตรโมเลกลเปน C18H12BrNNaO

(M+Na)+ ไดเทากบ 360.0034 m/z มคาใกลเคยงกบทไดจากการคานวณมาก โดยมคาเทากบ 360.0000 m/z จงยนยนไดวาไดสารประกอบ II-3 เกดขนจรงจากการสงเคราะห

51

1.4 โครงสรางของเซนเซอร II

ภาพท 45 โครงสรางทางเคมของเซนเซอร II

จากการศกษาโครงสรางทางเคมของเซนเซอร II โดยวธทางสเปกโทรสโกปสามารถยนยนโครงสรางไดดงน 1H NMR (300 MHz, CDCl3): 1.71 -1.76 (m, 2H), 2.49-2.58 (m, 8H), 2.83 (t, J = 5.7 Hz, 4H),

3.50 (s, 4H), 7.87-8.15 (m, 16H), 8.69 (d, J = 8.4 Hz , 2H) ppm (ภาพท 46).; 13C NMR (75 MHz,

CDCl3): 29.1 (CH2), 30.8 (2CH2), 32.7 (2CH2), 48.7 (2CH2), 52.8 (2CH2), 120.1 (2CH),

121.9 (2C), 124.8 (2CH), 125.3 (2CH), 125.4 (2CH), 126.1 (2CH), 126.4 (2CH), 126.7 (2C),

127.4 (2CH), 127.6 (2CH), 127.9 (2C), 128.4 (2C), 128.7 (2C), 130.6 (2C), 130.7 (2C), 131.4

(2C), 170.0 (2C) ppm (ภาพท 47-48).; HR-ESI MS จากการคานวณ C43H41N4O2S2 (M+H)+

709.2671 m/z, จากการทดสอบ 709.2771 m/z (ภาพท 49).

52

ภาพท 46 1H NMR สเปกตรมของเซนเซอร II

ภาพท 47 13C NMR สเปกตรมของเซนเซอร II

SS

NHHN

HN

O

NH

O

53

ภาพท 48 13C DEPT135 NMR สเปกตรมของเซนเซอร II

ภาพท 49 HR-ESI MS สเปกตรมของเซนเซอร II

เมอพจารณาจากโครงสรางเซนเซอร II (ภาพท 45) และ1H NMR สเปกตรม (ภาพท 46) แสดงใหเหนสญญาณของโปรตอน 6 กลม ทแตกตางกนดงน สญญาณชดแรกมคา chemical shift

( ) 1.71-1.76 ppm เกดจากโปรตอนบนคารบอนตาแหนง 1 (H-1) มลกษณะเปน multiplet เพราะปรากฏสญญาณใกลกบสญญาณของนา ถดมาสญญาณของโปรตอนตาแหนง 2 (H-2) และโปรตอนตาแหนง 3 (H-3) ปรากฏใกลกนมาก จงเหนเปน multiplet ท 2.49–2.58 ppm สญญาณกลมถดมามลกษณะเปน triplet มคา J เทากบ 5.7 Hz แตสญญาณกลมนมคา ปรากฏท 2.83 ppm ซงเปนของโปรตอนบนคารบอนตาแหนงท 4 (H-4) ถดมาสญญาณมคา chemical shift ( ) 3.50 ppm มลกษณะเปน singlet เกดจากโปรตอนบนคารบอนตาแหนงท 5 (H-5) เพราะอทธพลของอะตอมไนโตรเจนทมคา EN สงและหมเอไมดทเปนหมดงอเลกตรอนสญญาณทเหลออก 2 กลมสดทาย เปนของโปรตอนบนคารบอนในวงอะโรมาตก โดยมคา ปรากฏในชวง 7.87-8.15 ppm มลกษณะ

SS

NHHN

HN

O

NH

O

SS

NHHN

HN

O

NH

O

54

เปน multiplet และ 8.69 มลกษณะเปน triplet มคา J เทากบ 8.4 Hz ทงนอทธพลจากวงอะโรมาตกจะสงผลใหโปรตอนปรากฏสญญาณทบรเวณสนามแมเหลกตากวาอะลฟาตกโปรตอน นอกจากนสามารถยนยนผลจากการตรวจสอบนาหนกโมเลกลรวมดวย เพอความแนนอนมากยงขน โดยพจารณาจาก HR-ESI MS (ภาพท 49) ในสตรโมเลกลเปน C43H41N4O2S2 (M+H)+ ไดเทากบ

709.2771 m/z มคาใกลเคยงกบทไดจากการคานวณมาก โดยมคาเทากบ 709.2671 m/z จงยนยนไดวาไดเซนเซอร II เกดขนจรงจากการสงเคราะห

2. การทดสอบประสทธภาพในการตรวจจบ Hg2+

หลงจากยนยนโครงสรางฟลออเรสเซนตเซนเซอรชนดใหมทงหมด 2 ชนดแลว จงไดนามาศกษาความสามารถในการตรวจจบ Hg2+ ดวยเทคนคฟลออเรสเซนตสเปกโทรสโกปในสารละลายอนทรยหรอสารละลายอนทรยทมสวนผสมทเปนนา เพอหาความไวในการวเคราะห (sensitivity)

ความจาเพาะเจาะจงกบ Hg2+ (selectivity) เปรยบเทยบกบไอออนรบกวนชนดอนๆ รวมถงศกษาความสามารถในการตรวจจบ Hg2+ ในภาวะทมไอออนรบกวนอนๆ (competitive) อตราสวนการเกดสารเชงซอนดวยวธการของ Job (Job’s plot) คาคงทสมดลของการจบกบ Hg2+ (Association

constant; Kassoc) คาประสทธภาพเชงควอนตมทางฟลออเรสเซนต (fluorescence quantum yield) และโครงสรางโมเลกลหลงจากเกดอนตรกรยากบ Hg2+ (molecular modeling) ดวย

2.1 การทดสอบประสทธภาพในการตรวจจบ Hg2+ และไอออนรบกวนอนๆ ของเซนเซอร I

นาเซนเซอร I ทสงเคราะหไดมาศกษาประสทธภาพในการตรวจจบ Hg2+ และไอออนรบกวนอนๆ ใน CH2Cl2 ทงน Hg2+ ไอออนโลหะทรานซชน ไอออนโลหะอลคาไลน และไอออนโลหะอลคาไลนเอรทชนดตางๆ เตรยมโดยนาเกลอเปอรคลอเรตของโลหะหนกแตละชนด ละลายใน THF

2.1.1 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตในภาวะทม Hg2+ ของเซนเซอร I

การคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร I ถกศกษาดวยเทคนคฟลออเรสเซนตสเปกโทรสโกป จากเครอง Perkin Elmer Luminescence Spectrometer LS-50B ในสารละลายไดคลอโรมเทน โดยตดตามสเปกตรมของการคายแสงฟลออเรสเซนต (fluorescence emission spectrum) เมอ ex เทากบ 550 nm ความเขมขนของสารละลายเซนเซอร I เทากบ 1.6 μM และใช Hg2+ ในรปของเกลอเปอรคลอเรต ผลการทดลองแสดงดงภาพท 50

สำนกหอ


55

ภาพท 50 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 550 nm และ em = 575 nm) ของเซนเซอร I (1.6 μM) ในสารละลาย

CH2Cl2 กอนและหลงเตมปรอท (II) เปอรคลอเรตทความเขมขนตางๆ a: 0 μM, b: 0.5 μM, c: 0.8 μM,

d: 0.9 μM, e: 1.1 μM, f: 1.2 μM, g: 1.3 μM.

จากผลการทดลองพบวา การตรวจจบของเซนเซอร I กบ Hg2+ แสดงสญญาณการคายแสงฟลออเรสเซนตลกษณะ OFF-ON ซงเกดจากกลไกการเปลยนแปลงโครงสรางของเซนเซอรภายหลงการตรวจจบ Hg2+ เมอในภาวะทไมม Hg2+ ในระบบ ฟลออเรสเซนตเซนเซอร I จะคายแสงฟลออเรสเซนตทความเขมตา แตเมอไตเตรตปรอท (II) เปอรคลอเรตทความเขมขนตางๆ การแสดงสญญาณคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอรจะมการเปลยนแปลงในชวงความยาวคลน 560-640 nm ในลกษณะทเพมขน โดยความยาวคลนมากทสด ( max) ของการคายแสงฟลออเรสเซนตมคาเทากบ 575 nm ซงการคายแสงฟลออเรสเซนตทเกดขนจากการเปดวง lactam ภายในโครงสรางของเซนเซอรและการคายแสงฟลออเรสเซนตทเกดขนของเซนเซอร I จะเพมขนเปนสดสวนโดยตรงกบปรมาณ Hg2+ ทเพมขนในสารละลาย นอกจากนยงพบวาเมอเตม Hg2+ ในปรมาณ 7 equivalent เทยบกบความเขมขนของเซนเซอร สามารถวดคาประสทธภาพเชงควอนตมทางฟลออเรสเซนตของเซนเซอรไดเทากบ 0.48 เมอใชโรดามนบเปนสารอางองในสารละลาย EtOH [44]

การคานวณหา คาความสามารถตาสดของการตรวจจบ (detection limit) กระทาโดยพลอต กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา log ของความเขมขนของปรอท (II) เปอรคลอเรตทเตมลงไป (แกน x) กบคาเชงสมพทธ (relative value) ทจดใดๆ (แกน y)

56

โดย relative value = (I –I0) / (Imax – I0)

เมอ Imax = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตทมคามากทสด

I0 = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายเซนเซอร I กอนเตม Hg2+

I = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายหลงเตม Hg2+ทความเขมขนใดๆ

ขอมลตางๆของเซนเซอร I แสดงดงตารางท 6 และสรางกราฟแสดงดงภาพท 51

[Hg2+] (μM) log [Hg2+] คาเชงสมพทธ

0.13 -6.88 0.00072

0.20 -6.70 0.00180

0.27 -6.57 0.00380

0.33 -6.48 0.00732

ตารางท 6 ขอมลคาความเขมขนของปรอท (II) เปอรคลอเรตทเตมในสารละลาย (μM), คา log ของความเขมขนของปรอท (II) เปอรคลอเรตทเตมลงในสารละลาย และคาเชงสมพทธของเซนเซอร I

ภาพท 51 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา log ของความเขมขนของปรอท (II) เปอรคลอเรตทเตมลงใน

สารละลาย กบคาเชงสมพทธของเซนเซอร I

การคานวณ

จากกราฟไดสมการเสนตรงคอ y = 0.0156x + 0.1075; R2= 0.8605

หาจดตดแกน x; กาหนดให y = 0

ดงนน 0 = 0.0156x + 0.1075

(5)

57

x = -0.1075/0.0156

x = -7.13

แต x = log [Hg2+]; จะได log [Hg2+] = -7.13

[Hg2+] = 10-7.13

= 7.41x10-8 M

= 14.87 ppb

15 ppb

ดงนน คาความสามารถตาสด (detection limit) ของการตรวจจบ Hg2+ เทากบ 7.41x10-8 M หรอ 15

ppb

2.1.2 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตในภาวะทม Hg2+ เปรยบเทยบกบไอออนรบกวนอนๆ ของเซนเซอร I

การทดสอบการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร I ใน CH2Cl2 ในภาวะทม Hg2+ เปรยบเทยบกบในภาวะทมไอออนรบกวนชนดตางๆทถกละลายใน THF ไดแก Ag+, Ba2+, Al3+,

Cd2+, Co2+, Cu2+, Li+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+ และ Mg2+ ไดผลการทดลองดงภาพท 52

ภาพท 52 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 550 nm และ em = 575 nm) ของเซนเซอร I (1.6 μM) ในสารละลาย

CH2Cl2 ในภาวะทมไอออนโลหะของเกลอเปอรคลอเรตชนดตางๆ ในปรมาณทตางกน

ภาพท 52 แสดงความสมพนธระหวางคา normalized fluorescence intensity ของสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 575 nm ในแนวแกน y และความเขมขนของไอออนชนดตางๆ ใน

58

แนวแกน x จากผลการทดลองพบวาเซนเซอร I มความจาเพาะเจาะจงทดกบ Hg2+ เมอเปรยบเทยบกบไอออนตวอนๆ ถงแมวาเซนเซอรจะแสดงความจาเพาะเจาะจงตอ Cu2+ ดวยเชนกน แตจากผลการทดลองแสดงใหเหนวาเมอมการเตม Hg2+ จะทาใหเกดการเพมขนของสญญาณฟลออเรสเซนตอยางเหนไดชดเจนและมการเปลยนแปลงสญญาณฟลออเรสเซนตทมากกวาตอนเตม Cu2+ ในขณะทสญญาณการคายแสงฟลออเรสเซนตหลงเตมไอออนรบกวนชนดอนๆ ไดแก Ag+, Ba2+, Al3+,

Cd2+, Co2+, Li+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+ และ Mg2+ ในความเขมขนเดยวกนกบ Hg2+ ไมแสดงการเปลยนแปลงหรอมการเปลยนแปลงเพยงเลกนอย เมอเทยบกบความเขมของสญญาณเรมตน (ในภาวะทไมมไอออนโลหะเจอปนในสารละลายเซนเซอร) จงสรปไดวาเซนเซอร I แสดงความจาเพาะเจาะจงกบ Hg2+ ไดดกวา Cu2+ และ Ag+ ทเปนไอออนซงสามารถรบกวนการตรวจจบ

Hg2+ ไดเพราะสามารถสรางพนธะกบอะตอมของไนโตรเจน และซลเฟอรไดเชนเดยวกบ Hg2+

2.1.3 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตในภาวะทม Hg2+ และไอออนรบกวนอนๆ ของเซนเซอร I

การทดสอบการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร I ใน CH2Cl2 ในภาวะทม Hg2+

ละลายรวมอยกบไอออนรบกวนอนๆ ไดแก Ag+, Ba2+, Cd2+, Co2+, Li+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+ และ Mg2+ ในขณะทมปรมาณไอออนรบกวนตางๆเทากบปรมาณ Hg2+ ในสารละลาย โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางคา IF/I0 (แกน y) และชนดของสาร (แกน x)

เมอ I0 = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายเซนเซอร I กอนเตมไอออน

IF = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายเซนเซอร I หลงเตมไอออนไดผลการดงแสดงในภาพท 53

สำนกหอ


59

ภาพท 53 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 550 nm และ em = 575 nm) ของเซนเซอร I (1.6 μM) ในสารละลาย CH2Cl2 ในภาวะทมความเขมขนไอออนรบกวนตางๆ เจอปนในสารละลายเทากบความเขมขนของ Hg2+ (1 equiv. ของความเขมขน Hg2+)

การทดลองนเปนการทดสอบความสามารถในการตรวจจบ Hg2+ ของเซนเซอร I ในภาวะทมไอออนรบกวนอนๆอยในระบบ ไดแก Ag+, Ba2+, Cd2+, Co2+, Li+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+ และ Mg2+ ซงมเขมขนเทากบHg2+ (1 equiv. ของความเขมขน Hg2+) โดยตดตามการเปลยนแปลงสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 575 nm จากภาพท 53 สงเกตไดวาสญญาณฟลออเรสเซนตทไดหลงจากเตมไอออนรบกวนตางๆ รวมกบ Hg2+ มการเปลยนแปลงสญญาณฟลออเรสเซนตทงเพมขนและลดลงลดลงอยางเหนไดชดเจน เมอเปรยบเทยบกบสญญาณฟลออเรสเซนตทไดหลงการเตม Hg2+ เพยงชนดเดยว โดยสญญาณฟลออเรสเซนตทไดหลงจากเตม Hg2+ รวมกบไอออนรบกวนเชน Mn2+, Mg2+ และ Ag+ มการเปลยนแปลงของสญญาณนอยกวา ±10% แตในสวนของไอออนรบกวนเชน Li+, Na+, K+, Ni2+, Cd2+, Co2+ และ Ba2+ มการเปลยนแปลงของสญญาณฟลออเรสเซนตมากกวา ±10% นนแสดงใหเหนวา เซนเซอร I มประสทธภาพความสามารถในการตรวจวด Hg2+ ทลดลงเมอมไอออนรบกวนอนๆ เทากบปรมาณ Hg2+ อยในระบบ

60

2.1.4 ผลการทดสอบสมบตการดดกลนแสงอลตราไวโอเลตและความสามารถในการตรวจจบ

Hg2+ และไอออนรบกวนอนๆ ของเซนเซอร I

การศกษาสมบตการดดกลนแสงอลตราไวโอเลตของเซนเซอร I ถกตรวจวดจากเครอง UV-visible spectrometer: HP-8543 ใน CH2Cl2 โดยตดตามสเปกตรมของการดดกลนแสงเมอไตเต-

รทสารละลายเซนเซอร I ทมความเขมขนเทากบ 1.6 μM ดวยสารละลาย Hg2+ ในรปของเกลอเปอรคลอเรต ผลการทดลองแสดงดงภาพท 54

ภาพท 54 การดดกลนแสง UV-Vis ของเซนเซอร I (1.6 μM) ในสารละลาย CH2Cl2 กอนและหลงเตมปรอท (II) เปอรคลอเรตทความเขมขนตางๆ a: 0 μM, b: 0.67 μM, c: 1.33 μM, d: 1.99 μM, e: 2.66 μM, f: 3.32

μM.

จากผลการทดลองการดดกลนแสง UV-Vis ของเซนเซอร I พบวาเมอเตมปรอท (II) เปอรคลอเรตทความเขมขนตางๆ ทาใหการดดกลนแสง UV-Vis ของเซนเซอร I มการเปลยนแปลง โดยในภาวะกอนการเตมปรอท (II) เปอรคลอเรต เซนเซอรแสดงการดดกลนแสง UV-Vis ทนอย แตเมอไตเตรทปรอท (II) เปอรคลอเรตลงไปในระบบ ทาใหความเขมในการดดกลนแสงเพมขนอยางเหนไดชด และความเขมในการดดกลนแสงสงสดทความยาวคลน ( max) 557 nm และการเตมปรอท (II) เปอรคลอเรตลงไปในสารละลายเซนเซอร I ทาใหเกดการแปลงเปลยนสจากสารละลายใสไมมสเปนสชมพเขมอยางชดเจน ซงสามารถสงเกตไดดวยตาเปลา ในขณะทไอออนรบกวนชนดอนๆ ไดแก Ag+, Ba2+, Al3+, Cd2+, Co2+, Cu2+, Li+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+ และ Mg2+ ไมทาใหเกดการเปลยนแปลงการดดกลนแสง UV-Vis และการเปลยนสดงภาพท 55

61

ภาพท 55 การเปลยนแปลงสของเซนเซอร I ในสารละลาย CH2Cl2 กอนและหลงเตมปรอท (II) เปอรคลอเรตและไอออนรบกวนอนๆ

2.2 การทดสอบประสทธภาพในการตรวจจบ Hg2+ และไอออนรบกวนอนๆ ของเซนเซอร II

นาเซนเซอร II ทสงเคราะหไดมาศกษาประสทธภาพในการตรวจจบ Hg2+ ในสารละลายอนทรยหรอสารละลายอนทรยทมสวนผสมทเปนนา โดยใช Hg2+ ไอออนของโลหะทรานซชน

ไอออนโลหะอลคาไลน และไอออนโลหะอลคาไลนเอรทชนดตางๆ ทอยในรปเกลออะซเตต ละลายในนา DI

2.2.1 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตในตวทาละลายอนทรยตางๆของเซนเซอร II

การทดลองนเปนการทดสอบการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II ความเขมขน เทากบ 4.12 μM ในตวทาละลายอนทรยชนดตางๆ เชน tetrahydrofuran dioxane dichloromethane methanol และ acetonitrile โดยตดตามการคายแสงฟลออเรสเซนต (fluorescence emission spectra)

ท ex เทากบ 347 nm ผลการทดลองแสดงดงภาพท 56

ภาพท 56 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 347 nm) ของเซนเซอร II (4.12 μM) ในตวทาละลายชนดตางๆ

62

จากผลการทดลองพบวาการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II ในตวทาละลายอนทรยทง 5 ชนด แสดงสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน ( em) เทากบ 387, 408 และ 481

nm และลกษณะของการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II ขนอยกบชนดของตวทาละลาย

โดยในตวทาละลายชนด tetrahydrofuran และ dioxane เซนเซอร II แสดงสญญาณฟลออเรสเซนตในลกษณะ monomer emission ของหม pyrene ทความยาวคลน ( em)เทากบ 387 และ 408 nm

ในขณะทในตวทาละลาย acetonitrile methanol และ dichloromethane เซนเซอรแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตในลกษณะ excimer emission จากอนตรกรยาระหวางหม pyrene 2 หม ทความยาวคลน ( em) เทากบ 481 nm โดยการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II ในตวทาละลาย acetonitrile จะแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตในลกษณะ excimer emission ทสงทสด จงเหมาะสมทจะใชเปนตวทาละลายในการทดสอบประสทธภาพการตรวจวด Hg2+ เพราะเซนเซอร II สามารถแสดงสญญาณฟลออเรสเซนตในชวง Visible นอกจากนตวทาละลาย acetonitrile สามารถผสมรวมเปนเนอเดยวกนกบนาได จงทาใหงายตอการตรวจวด Hg2+ ในสงแวดลอมทเปนแหลงนาและระบบชวภาพ

2.2.2 ผลการทดสอบผลกระทบของปรมาณนาในสารละลายตอการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II

เนองจากในงานวจยนตองการนาเซนเซอรไปประยกตใชในการตรวจวดปรมาณ Hg2+ ทปนเปอนในสงแวดลอมและระบบชวภาพ จงนามาสการศกษาผลกระทบของปรมาณนาในระบบตอการฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II โดยตดตามการเปลยนแปลงความเขมของสญญาณฟลออเรสเซนตกอนและหลงเตม Hg2+ และ Cu2+ ลงในสารละลายเซนเซอร II (เขมขน 0.14 M) ในสารละลายผสมระหวาง acetonitrile และนา อตราสวนตางๆ ทความยาวคลน ( em) เทากบ 481 nm ไดผลการทดลองแสดงดงภาพท 57

สำนกหอ


63

ภาพท 57 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 347 nm และ em = 481 nm) ของเซนเซอร II (0.14 μM) ใน

สารละลายผสมของ acetonitrile และนา อตราสวนตางๆ ในภาวะกอนและหลงเตมปรอท (II) อะซเตตและทองแดง (II) อะซเตต

จากภาพท 57 แสดงใหเหนวาการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II ในภาวะกอนและหลงเตมปรอท (II) อะซเตตและทองแดง (II) อะซเตตขนอยกบปรมาณนาในสารละลายผสม acetonitrile และนา โดยในภาวะกอนการเตมไอออนโลหะหนก เมอความเขมขนของนาในสารละลายเพมขนถง 20 % การคายแสงฟลออเรสเซนตจะเพมขนเมอเทยบกบภาวะทมตวทาละลาย acetonitrile เพยงอยางเดยว และเมอความเขมขนของนาในสารละลายเพมขนมากกวา 20 % การคายแสงฟลออเรสเซนตจะมคาลดลงอยางตอเนอง และในภาวะหลงการเตม 20 equivalents ของ Hg2+

หรอ Cu2+ แดงลงไปในสารละลาย จะสงผลใหสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 481 nm

ลดลงอยางเหนไดชดเจน ในทกๆอตราสวนของสารละลายผสม acetonitrile และนา แตทความเขมขนของนาเทากบ 20 % จะสามารถสงเกตเหนการเปลยนแปลงของสญญาณฟลออเรสเซนตระหวางกอนและหลงการเตม Hg2+ และ Cu2+ ไดชดเจนทสด ดงนนในงานวจยนจะทดสอบประสทธภาพของการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II ตอการตรวจวด Hg2+ และ Cu2+ ในสารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v)

2.2.3 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตในภาวะทม Hg2+ ของเซนเซอร II

การคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II ถกศกษาในสารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v) โดยตดตามสเปกตรมของการคายแสงฟลออเรสเซนต (fluorescence emission

spectra) เมอ ex เทากบ 347 nm ความเขมขนของเซนเซอร II เทากบ 0.46 μM และใช Hg2+ ในรปของเกลออะซเตต ผลการทดลองแสดงดงภาพท 58

64


สารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v) กอนและหลงเตมปรอท (II) อะซเตตความเขมขนตางๆ a: 0 μM, b: 0.03 μM, c: 0.07 μM, d: 0.10 μM, e: 0.17 μM, f: 0.30 μM, g: 0.37 μM.

จากผลการทดลองพบวาในภาวะทไมม Hg2+ ฟลออเรสเซนตเซนเซอร II คายแสงฟลออเรสเซนตในชวงความยาวคลน 360-600 nm โดยมความยาวคลนของการคายแสงฟลออเรสเซนตสงสด ( em) เทากบ 481 nm เมอเตมปรอท (II) อะซเตตลงในสารละลาย สงผลใหความเขมแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II มคาลดลง (ม em เทาเดม) ในลกษณะแปรผกผนกบปรมาณ Hg2+

ทเพมขน ซงสามารถเรยกการเปลยนแปลงสญญาณฟลออเรสเซนตในลกษณะนวา ON-OFF และการเปลยนแปลงของสญญาณฟลออเรสเซนต (excimer emission) จะลดลงมากกวา 70 % เมอความเขมขนของ Hg2+ ทเตมมคาเทากบ 0.8 เทาของความเขมขนของเซนเซอร II

การคานวณหาคาความสามารถตาสดของการตรวจจบ กระทาโดยพลอต กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา log ของความเขมขนของ Hg2+ ทเตมลงไป (แกน x) กบคาเชงสมพทธ (relative value) ทจดใดๆ (แกน y)

โดย relative value = (Imax –I) / (Imax – I min)

เมอ Imax = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายเซนเซอร II กอนเตม Hg2+

Imin = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตทมคานอยทสด I = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายหลงเตม Hg2+ ทความเขมขนใดๆ

ขอมลตางๆ ของเซนเซอร II แสดงดงตารางท 7 และสรางกราฟแสดงดงภาพท 59

(6)

65

[Hg2+] (μM) log [Hg2+] คาเชงสมพทธ

0.016 -7.78 0.04

0.03 -7.48 0.17

0.05 -7.30 0.27

0.07 -7.18 0.51

ตารางท 7 ขอมลคาความเขมขนของปรอท (II) อะซเตตทเตมลงในสารละลาย (μM), คา log ของความเขมขนของปรอท (II) อะซเตตทเตมลงในสารละลาย และคาเชงสมพทธของเซนเซอร II

ภาพท 59 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา log ของความเขมขนของปรอท (II) อะซเตตทเตมลงในสารละลาย

กบคาเชงสมพทธของเซนเซอร II




ดงนน 0 = 0.7154x + 5.5656

x = -5.5656/0.7154

x = -7.78

แต x = log [Hg2+]; จะได log [Hg2+] = -7.78

[Hg2+] = 10-7.78

= 1.66x10-8 M

66

= 3.32 ppb

3.3 ppb

ดงนน คาความสามารถตาสดของการตรวจจบ Hg2+ เทากบ 1.66x10-8 M หรอ 3.3 ppb

2.2.4 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตในภาวะทม Cu2+ ของเซนเซอร II

การคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II ถกศกษา ในสารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v) โดยตดตามสเปกตรมของการคายแสงฟลออเรส เมอ ex เทากบ 347 nm ความเขมขนของเซนเซอร II เทากบ 0.46 μM และใช Cu2+ ในรปของเกลออะซเตต ผลการทดลองแสดงดงภาพท 60


สารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v) กอนและหลงเตมทองแดง (II) อะซเตต ความเขมขนตางๆ a: 0 μM, b: 0.02 μM, c: 0.03 μM, d: 0.07 μM, e: 0.10 μM, f: 0.17 μM, g: 0.23 μM.

จากผลการทดลองพบวาในภาวะทไมม Cu2+ ฟลออเรสเซนตเซนเซอร II คายแสงฟลออเรสเซนตในชวงความยาวคลน 360-600 nm โดยมความยาวคลนของการคายแสงฟลออเรสเซนตสงสด ( em) เทากบ 481 nm เมอเตมทองแดง (II) อะซเตตลงในสารละลาย สงผลใหความเขมแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II มคาลดลง (ม em เทาเดม) ในลกษณะแปรผกผนกบปรมาณ Cu2+

ทเพมขน ซงสามารถเรยกการเปลยนแปลงสญญาณฟลออเรสเซนตในลกษณะนวา ON-OFF และการเปลยนแปลงของสญญาณฟลออเรสเซนตจะลดลงมากกวา 51 % เมอความเขมขนของ Cu2+ ทเตมมคาเทากบ 0.5 เทาของความเขมขนของเซนเซอร II

67

การคานวณหาคาความสามารถตาสดของการตรวจจบ กระทาโดยพลอต กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา log ของความเขมขนของทองแดง (II) อะซเตตทเตมลงไป (แกน x) กบคาเชงสมพทธ (relative value) ทจดใดๆ (แกน y)

โดย relative value = (Imax –I) / (Imax – I min)

เมอ Imax = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายเซนเซอร II กอนเตม Cu2+

Imin = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตทมคานอยทสด I = ความเขมของแสงฟลออเรสเซนตของสารละลายหลงเตม Cu2+ ทความเขมขนใดๆ

ขอมลตางๆของเซนเซอร II แสดงดงตารางท 8 และสรางกราฟแสดงดงภาพท 61

[Cu2+] (μM) log [Cu2+] คาเชงสมพทธ

0.03 -7.48 0.20

0.07 -7.18 0.43

0.10 -7.00 0.63

0.17 -6.78 0.96

ตารางท 8 ขอมลคาความเขมขนของทองแดง (II) อะซเตตทเตมลงในสารละลาย (μM), คา log ของความเขมขนของทองแดง (II) อะซเตตทเตมลงในสารละลาย และคาเชงสมพทธของเซนเซอร II

ภาพท 61 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคา log ของความเขมขนของทองแดง (II) อะซเตตทเตมลงใน

สารละลาย กบคาเชงสมพทธของเซนเซอร II

(6)

68




ดงนน 0 = 1.0756x + 8.1991

x = -8.1991/1.0756

x = -7.82

แต x = log [Cu2+]; จะได log [Cu2+] = -7.82

[Cu2+] = 10-7.82

= 2.40x10-8 M

1.5 ppb

ดงนน คาความสามารถตาสดของการตรวจจบ Cu2+ เทากบ2.40x10-8 M หรอ 1.5 ppb

ภาพท 62 Job’s plot ของเซนเซอร II a) Hg2+ b) Cu2+

จากผล Job’s plot ดงภาพท 62 แสดงใหเหนวาเกดแรงกระทาแบบ 1:1 ระหวางเซนเซอร

กบ Hg2+ และ Cu2+ ในสารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v) (II:Hg2+ = 1:1 และ II:Cu2+ =

1:1) จากนนจงศกษาคาคงทสมดลของการจบกบ Hg2+ และ Cu2+ (Kassoc) โดยใชการเปลยนแปลงของสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 481 nm เมอมการเตม Hg2+ และ Cu2+ ในความเขมขนตางๆ คานวณไดจากสมการ Benesi-Hildebrand ไดเทากบ 3.04x106 M-1 และ 1.18x107 M-1

ตามลาดบ และพบวาในระบบนมคาความสามารถตาสดของการตรวจจบ Hg2+ และ Cu2+ เทากบ 1.66x10-8 M หรอ 3.3 ppb และ 2.40x10-8 M หรอ 1.5 ppb ตามลาดบ ซงลกษณะการตรวจจบ Hg2+

และ Cu2+ ของเซนเซอร II สามารถแสดงไดดวยผลจากการศกษาดวยเทคนค molecular modeling

ในกรณทเซนเซอร II ตรวจจบ Hg2+ ในอตราสวน 1:1 พบวาในการเกดอนตรกรยาระหวาง Hg2+

a) b)

69

กบโมเลกลเซนเซอร II Hg2+ จะเกดโคออดเนตระหวางอะตอมไนโตรเจน 2 อะตอม และอะตอมซลเฟอร โดยมระยะหางระหวางอะตอมเทากบ 2.44, 5.50 และ 4.67 Å ตามลาดบ ดงภาพท 63a ซงพลงงานการยดจบระหวางเซนเซอร II กบ Hg2+ ของโครงสรางทเสถยรมคาเทากบ -0.13 kcal/mol

ในทานองเดยวกน เซนเซอร II ตรวจจบ Cu2+ ในอตราสวน 1:1 พบวาในการเกดอนตรกรยาระหวาง Cu2+ กบโมเลกลเซนเซอร II Cu2+ จะเกดโคออดเนตระหวางอะตอมไนโตรเจน 2 อะตอม และอะตอมซลเฟอร โดยมระยะหางระหวางอะตอมเทากบ 2.69, 3.28 และ 3.13 Å ตามลาดบ ดงภาพท 63b ซงพลงงานการยดจบระหวางเซนเซอร II กบ Cu2+ ของโครงสรางทเสถยรมคาเทากบ -2.49 kcal/mol

ภาพท 63 ลกษณะการตรวจจบไอออนของเซนเซอร II a) Hg2+ b) Cu2+

กลไกการเปลยนแปลงสญญาณฟลออเรสเซนตในภาวะกอนและหลงเกดการจบกนระหวางเซนเซอร II และ Hg2+ หรอ Cu2+ สามารถแสดงไดดงภาพท 64

ภาพท 64 กลไกการลดลงของการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II เมอมการตรวจจบ Hg2+ หรอ Cu2+

a) b)

70

ในภาวะกอนการเตม Hg2+ และ Cu2+ ลงไปในสารละลาย เซนเซอร II แสดงสญญาณฟลออเรสเซนตในลกษณะ excimer emission ของการเกดอนตรกรยาระหวาง pyrene 2 หมชนด -

interaction ทความยาวคลน 481 nm แตเมอเตม Hg2+ และ Cu2+ ลงไปในสารละลาย Hg2+ และ Cu2+

จะไปโออดเนตกบอะตอมไนโตรเจนและอะตอมซลเฟอรดวยกระบวนการ electrostatic

interactions รวมถงเขาไปแทรกตวอยระหวางวง pyrene 2 หมของเซนเซอร II ดงแสดงในภาพท 64

จงสงผลใหการเกดอนตรกรยาระหวาง pyrene 2 หมชนด - interaction เกดขนไดนอยลง ดงนนสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 481 nm หลงจากการเตม Hg2+ และ Cu2+ ลงไปในสารละลายเซนเซอร II มคาลดลง

2.2.5 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตในภาวะทม Hg2+ เปรยบเทยบกบไอออน

รบกวนอนๆ ของเซนเซอร II

การทดสอบการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II ในสารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v) ในภาวะทม Hg2+ เปรยบเทยบกบในภาวะทมไอออนรบกวนชนดตางๆ ไดแก Ag+, Ca2+, Cd2+, Co2+, Cu2+, Fe3+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+, Pb2+ และ Zn2+ไดผลดงภาพท 65

ภาพท 65 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 347 nm และ em = 481 nm) ของเซนเซอร II (0.46 μM) ในสารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v) ในภาวะทมไอออนโลหะของเกลออะซเตตชนดตางๆ ในปรมาณทตางกน

ภาพท 65 แสดงความสมพนธระหวางคา normalized fluorescence intensity ของสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 481 nm ในแนวแกน y และความเขมขนของไอออนชนดตางๆในแนวแกน x จากผลการทดลองพบวาเซนเซอร II มความจาเพาะเจาะจงกบ Hg2+ และทองแดงเมอ

71

เปรยบเทยบกบไอออนตวอนๆ จากผลการทดลองแสดงใหเหนวาเมอมการเตม Hg2+ และ Cu2+ จะทาใหเกดการลดลงของสญญาณฟลออเรสเซนตอยางชดเจน ในขณะทสญญาณการคายแสงฟลออเรสเซนตหลงเตมไอออนรบกวนชนดอนๆ ไดแก Ag+, Ca2+, Cd2+, Co2+, Fe3+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+,

Pb2+ และ Zn2+ ในความเขมขนเดยวกนกบ Hg2+ และ Cu2+ ไมแสดงการเปลยนแปลงหรอมการเปลยนแปลงเพยงเลกนอย เมอเทยบกบสญญาณฟลออเรสเซนตตอนเรมตน (ในภาวะทไมมไอออนโลหะเจอปนในสารละลายเซนเซอร) จงสรปไดวาเซนเซอร II แสดงความจาเพาะเจาะจงกบ Hg2+ และ Cu2+

2.2.6 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตในภาวะทม Hg2+ และไอออนรบกวนอนๆ ของเซนเซอร II

การทดสอบการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II ในสารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v) ในภาวะทม Hg2+ ละลายรวมอยกบไอออนรบกวนอนๆ ไดแก Ag+, Ca2+, Cd2+,

Co2+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+และ Zn2+ โดยมปรมาณไอออนรบกวนชนดตางๆเทากบปรมาณ Hg2+ ในสารละลาย โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางคา IF/I0 (แกน y) และชนดของสาร (แกน x)ไดผลดงแสดงในภาพท 66

ภาพท 66 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 347 nm และ em = 481 nm) ของเซนเซอร II (0.46 μM) ในสารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v) ในภาวะทมความเขมขนไอออนรบกวนชนดตางๆ เจอปนในสารละลายเทากบความเขมขนของ Hg2+ (1 equiv. ของความเขมขน Hg2+)

การทดสอบความสามารถในการตรวจจบ Hg2+ ของเซนเซอร II ในภาวะทมไอออนรบกวนอนๆ ไดแก Ag+, Ca2+, Cd2+, Co2+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+และ Zn2+ ซงมเขมขนเทากบ Hg2+ (1

72

equiv. ของความเขมขน Hg2+) โดยตรวจวดสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 481 nm จากภาพท 66 สงเกตไดวาสญญาณฟลออเรสเซนตทไดหลงจากเตมไอออนรบกวนชนดตางๆ รวมกบ

Hg2+ ไมแสดงการเปลยนแปลงการคายแสงฟลออเรสเซนต หรอมการเปลยนแปลงนอยกวา 5% เมอเปรยบเทยบกบสญญาณฟลออเรสเซนตทไดหลงการเตม Hg2+ เพยงชนดเดยว ยกเวนกรณเตม

Na+ ทสงผลใหสญญาณฟลออเรสเซนตลดลงอยางชดเจน นนแสดงใหเหนวา เซนเซอร II ยงคงมประสทธภาพความสามารถในการตรวจวด Hg2+ ทดเมอมไอออนรบกวนอนๆ เจอปน เทากบปรมาณ Hg2+ อยในระบบ ยกเวนกรณทระบบม Na+ เจอปนอย

2.2.7 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตในภาวะทม Cu2+ และไอออนรบกวนอนๆ ของเซนเซอร II

การทดสอบการคายแสงฟลออเรสเซนตของเซนเซอร II ในสารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v) ในภาวะทม Cu2+ ละลายรวมอยกบไอออนรบกวนอนๆ ไดแก Ag+, Ca2+, Cd2+,

Co2+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+ และ Zn2+ ในขณะทมปรมาณไอออนรบกวนตางๆเทากบปรมาณ Cu2+ ในสารละลาย โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางคา IF/I0 (แกน y) และชนดของสาร (แกน x) ไดผลดงแสดงในภาพท 67

ภาพท 67 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 347 nm และ em = 481 nm) ของเซนเซอร II (0.46 μM) ในสารละลายผสม acetonitrile และนา (80:20 v/v) ในภาวะทมความเขมขนไอออนรบกวนตางๆ เจอปนในสารละลายเทากบความเขมขนของ Cu2+ (1 equiv. ของความเขมขน Cu2+)

73

การทดสอบความสามารถในการตรวจจบ Cu2+ ของเซนเซอร II ในภาวะทมไอออนรบกวนอนๆ ไดแก Ag+, Ca2+, Cd2+, Co2+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+ และ Zn2+ ซงมเขมขนเทากบ Cu2+ (1

equiv. ของความเขมขน Cu2+) โดยตรวจวดสญญาณฟลออเรสเซนตทความยาวคลน 481 nm จากภาพท 67 สงเกตไดวาสญญาณฟลออเรสเซนตทไดหลงจากเตมไอออนรบกวนชนดตางๆ รวมกบ

Cu2+ ไมแสดงการเปลยนแปลงการคายแสงฟลออเรสเซนต หรอมการเปลยนแปลงนอยกวา 5% เมอเปรยบเทยบกบสญญาณฟลออเรสเซนตทไดหลงการเตม Cu2+เพยงชนดเดยว นนแสดงใหเหนวา เซนเซอร II มประสทธภาพความสามารถในการตรวจวด Cu2+ ทดเมอมไอออนรบกวนอนๆ เจอปน เทากบปรมาณ Cu2+ ทอยในระบบ

3. การทดสอบประสทธภาพของอปกรณไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย

สารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และ IV ทไดรบมาจากนางสาวศศวมล ไกรทอง นนเปนสารชนดใหม ดงนนจงนาตองมาศกษาคณสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตแตละชนด (dichloromethane) หลงจากนนนาสารเรองแสงฟลออเรสเซนตทง 2 ชนดไปสรางเปนไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย แลวทาการศกษาคณลกษณะและประสทธภาพของอปกรณของอปกรณแตละชนด เพอหากราฟ electroluminescence (EL graph) ความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (I-V correlation) ความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (J-V correlation) คาศกยไฟฟาทอปกรณเรมทางาน (turn on

voltage) คาสองสวาง (luminance) คาประสทธภาพของควอนตมภายนอก (External quantum

efficiency) ประสทธภาพกาลง (power efficiency) และอายการใชงาน (lifetime)

3.1 การศกษาคณลกษณะและประสทธภาพของไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

การนาสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ทไดรบมาศกษาสมบตการดดกลนแสงอลตราไวโอเลตและการคายแสงฟลออเรสเซนต ใน CH2Cl2

3.1.1 ผลการทดสอบสมบตการดดกลนแสงอลตราไวโอเลตของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

การศกษาสมบตการดดกลนแสง UV-Vis ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ใน CH2Cl2

โดยตดตามสเปกตรมของการดดกลนแสงในชวงความยาวคลน 300-475 nm ผลการทดลองแสดงดงภาพท 68

สำนกหอ


74

ภาพท 68 การดดกลนแสง UV-Vis ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ในสารละลาย CH2Cl2 ทความเขมขน

ตางๆ a: 1.04 μM, b: 3.13 μM, c: 5.22 μM, d: 7.29 μM, e: 10.42 μM.

จากผลการทดลองการดดกลนแสง UV-Vis ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ในสารละลาย CH2Cl2 โดยตดตามสญญาณการดดกลนแสง UV-Vis ในชวงความยาวคลน 300-475 nm

และความยาวคลนมากทสด ( max) ของการดดกลนแสง UV-Vis เทากบ 405 nm นอกจากนยงสามารถคานวณหาคาสมประสทธของการดดกลนแสง (Absorption coefficient, ) แสดงดงภาพท 69

ภาพท 69 กราฟแสดงความสมพนธระหวางการดดกลนแสง UV-Vis และความเขมขนของสารละลายของสาร

เรองแสงฟลออเรสเซนต III

75

จากกราฟไดสมการเสนตรงคอ y = 0.0393x และมคา R2= 0.9977 โดยคาสมประสทธของการดดกลนแสง ( ) สามารถหาไดจากความชนของกราฟ (slope) การคานวณ

จากกราฟไดสมการเสนตรงคอ y = 0.0393x

ดงนน slope = 0.0393 μM-1 cm-1

slope = 39,300 M-1 cm-1

ดงนน คาสมประสทธของการดดกลนแสง ( ) ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III เทากบ 39,300 M-1 cm-1

3.1.2 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

การคายแสงฟลออเรสเซนตของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ถกศกษาในสารละลายไดคลอโรมเทน โดยตดตามสเปกตรมของการคายแสงฟลออเรสเซนต (fluorescence emission

spectra) เมอ ex เทากบ 405 nm โดยใชสารละลายของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ทมความเขมขนเทากบ 1.0x10-6 M ผลการทดลองแสดงดงภาพท 70

ภาพท 70 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 405 nm) ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III (1.04 μM) ใน

CH2Cl2

76

จากภาพท 70 แสดงการคายแสงฟลออเรสเซนตของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III โดยตดตามสญญาณการคายแสงฟลออเรสเซนตในชวงความยาวคลน 420-620 nm และความยาวคลนมากทสด ( max) ของการคายแสงฟลออเรสเซนตเทากบ 483 nm โดยอยในชวงความยาวคลน 446-

500 nm ทเปลงแสงสฟาในชวงแสง visible ซงลกษณะกราฟของการคายแสงฟลออเรสเซนตของอปกรณทสรางขนนมความคลายคลงกบกราฟของการคายแสงฟลออเรสเซนตของอปกรณทสรางจากอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl [57] โดยกราฟของการคายแสงฟลออเรสเซนตของอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl นนแสดงสญญาณการคายแสงฟลออเรสเซนตทความยาวคลนมากทสด ( max) ของเทากบ 480 nm ซงอยในชวงแสงสฟาเชนเดยวกน

3.1.3 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณ

การคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

โดยตดตามสเปกตรมของการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนต ผลการทดลองแสดงดงภาพท 71

ภาพท 71 การคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

จากภาพท 71 แสดงการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III โดยตดตามสญญาณการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตในชวงความยาวคลน

77

420-620 nm และความยาวคลนมากทสด ( max) ของการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตเทากบ 487

nm และ 511 nm ซง em = 511 nm อยในชวงความยาวคลน 500-578 nm ทเปลงแสงสเขยวในชวงแสง visible ทแสดงดงภาพท 72 ซงลกษณะกราฟของการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางขนนมความแตกตางจากกราฟของการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl [57] โดยกราฟของการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl นนแสดงสญญาณการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตทความยาวคลนมากทสด ( max) ของเทากบ 480

nm ซงการทกราฟการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III นนมลกษณะ 2 พค อาจจะเปนผลมาจาก defect state ทเกดจากชน Balq ซงเปนสารอนพนธหนงของ Alq3 [66,67]

ภาพท 72 แสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

จากภาพท 72 แสดงถงการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III โดยอปกรณแสดงสญญาณแสงอเลกโทรลมเนสเซนตสเขยว เนองมาจากการความยาวคลนของคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณอยในชวงความยาวคลน 500-578 nm ของแสงสเขยวในชวงแสง visible ดงนนอปกรณจงแสดงแสงสเขยวเมอถกตอเขากบวงจรไฟฟา โดยมผลทแตกตางกบอปกรณทสรางจากอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl ซงแสดงสญญาณแสงอเลกโทรลมเนสเซนตแสงสฟา [57]

เมอศกษาคา HOMO และ LUMO ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ดวยเทคนค molecular modeling จากโปรแกรม Material Studio 5.5 program package (Dmol3 program) และคานวณหาโครงสรางเสถยรดวยระเบยบวธ density functional theory (DFT) [68-72] ดวยการ

78

ประมาณแบบโลคลเดนซต (LDA) ฟงกชนนล PBE และเบซสเซตเชงอะตอมแบบดบเบลนมเมอเรยล (DN) จะสามารถแสดงแผนภมระดบชนพลงงานของแตละชนในอปกรณ ดงแสดงในภาพท 73

ภาพท 73 แผนภมแสดงระดบชนพลงงานของสารประกอบในแตละชนของอปกรณในหนวย eV

จากภาพท 73 แสดงถงระดบชนพลงงานของสารประกอบของอปกรณ โดยอเลกตรอนจะเคลอนทจากขวแคโทดผานชน Balq และเคลอนทมาถงชน CBP ในขณะท โฮลจะเคลอนทจากขวแอโนดผานชน MoO2, ชน α-NPD และเคลอนทมาถงชน CBP หลงจากนนอเลกตรอนและโฮลทชน CBP จะเคลอนทลงมารวมตวกนในชนของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ทมคา Energy

Gap เทากบ 0.99 eV ซงคาทไดนอาจจะมความผดพลาดเกดขน

3.1.4 ผลการทดสอบความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (I-V

correlation) ของอปกรณ

การศกษาความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (I-V correlation) ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ถกตรวจวดจากเครอง C9920 Hamamatsu

Photonics และเครอง KEITHLEY 2400 source meter โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา (แกน y) และความตางศกยไฟฟา (แกน x) ไดผลดงแสดงในภาพท 74

79

ภาพท 74 กราฟแสดงความสมพนธระหวางกระแส (A) และความตางศกย (V) ของอปกรณทสรางจากสารเรอง

แสงฟลออเรสเซนต III

จากภาพท 74 แสดงความสมพนธระหวางกระแส (A) และความตางศกย (V) ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ซงเมอใหความตางศกยเขาไปในอปกรณ พบวาคากระแสเรมมการเปลยนแปลงทความตางศกย 8.9 V กลาวคออปกรณจะเรมเปลงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตทความตางศกย 8.9 V (turn on voltage เทากบ 8.9 V) ซงมคาใกลเคยงกบอปกรณทสรางจากสารอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl [57] ทมคา turn on voltage เทากบ 8

V โดยใชความหนาของชน emissive layer เทากบ 600 Å โดยอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และอปกรณทสรางจากสารอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl มโครงสรางของอปกรณทแตกตางกน นอกจากนคา turn on voltage ทไดจากอปกรณสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III มคามากกวาคา turn on voltage ทไดจากอปกรณทสรางจากพอลเมอรของสารอนพนธ Carbazole ทมโครงสรางคลายคลงกบสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III โดยอปกรณทสรางจากพอลเมอรของสารอนพนธ Carbazole มคา turn on voltage ประมาณ 5 V [73]

โดยอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และอปกรณทสรางจากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole มโครงสรางของอปกรณทแตกตางกน

80

3.1.5 ผลการทดสอบความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (J-V correlation) ของอปกรณ

การศกษาความสมพนธระหวางความหนาแนนกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (J-V

correlation) ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ถกตรวจวดจากเครอง C9920

Hamamatsu Photonics และเครอง KEITHLEY 2400 source meter โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟา (แกน y) และความตางศกยไฟฟา (แกน x) ไดผลดงแสดงในภาพท 75

ภาพท 75 กราฟแสดงความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟาและความตางศกยของอปกรณท

สรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

จากภาพท 75 แสดงความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟา และความตางศกย ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ซงเมอใหความตางศกยเขาไปในอปกรณ พบวาคาความหนาแนนของกระแสไฟฟาเรมมการเปลยนแปลงทความตางศกย 8.9 V

กลาวคออปกรณจะเรมเปลงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตทความตางศกย 8.9 V (turn on voltage

เทากบ 8.9 V)

3.1.6 ผลการทดสอบคาสองสวาง (luminance) ของอปกรณ

การศกษาคาสองสวาง ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ถกตรวจวดจากเครอง TOPCON BM-9 luminance meter และเครอง KEITHLEY 2400 source meter โดยผล

81

การทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางคาสองสวาง (แกน y) และความหนาแนนของกระแสไฟฟา (แกน x) ไดผลดงแสดงในภาพท 76

ภาพท 76 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาสองสวาง และความหนาแนนของกระแสไฟฟาของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

จากภาพท 76 แสดงความสมพนธระหวางคาสองสวางและความหนาแนนของกระแสไฟฟาของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ซงพบวาคาสองสวางทเพมขนมลกษณะแปรผนตรงกบความหนาแนนของกระแสไฟฟาทเพมขนในอปกรณ กลาวคอเมอความหนาแนนของกระแสไฟฟาบนอปกรณมคาเพมขน จะสงผลใหคาสองสวางมคาเพมขนเชนเดยวกน โดยคาสองสวางทมากทสดของอปกรณ มคาเทากบ 4,730 cd/m2 ทความหนาแนนของกระแสไฟฟามคาเทากบ 200 mA/cm2 และถาพจารณาทความตางศกย 12 V อปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III มคาสองสวาง 364 cd/m2 ซงมคามากกวาอปกรณทสรางจากสารอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl ทมคาสองสวาง 50 cd/m2 [57] โดยอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และอปกรณทสรางจากสารอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl มโครงสรางของอปกรณทแตกตางกน นอกจากนถาพจารณาทความหนาแนนของกระแสไฟฟา เทากบ 100 mA/cm2 อปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III มคาสองสวางเทากบ 2,340 cd/m2 ซงมคามากกวาอปกรณทสรางจากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole ชนด Poly(N-butylcarbazole), Poly(N-octylcarbazole) และ

82

Diethylcarbazole ทมคาสองสวางเทากบ 0.63, 0.98 และ 0.12 cd/m2 ตามลาดบ [74] โดยอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และอปกรณทสรางจากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole

มโครงสรางของอปกรณทแตกตางกน

3.1.7 ผลการทดสอบคาประสทธภาพของควอนตมภายนอก (external quantum efficiency)

ของอปกรณ

การศกษาคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ถกตรวจวดจาก เครอง C9920 Hamamatsu Photonics และเครอง KEITHLEY

2400 source meter โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางคาประสทธภาพของควอนตมภายนอก (แกน y) และความหนาแนนของกระแสไฟฟา (แกน x) ไดผลดงแสดงในภาพท 77

ภาพท 77 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกและความหนาแนนของ

กระแสไฟฟาของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

จากภาพท 77 แสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกและ ความหนาแนนของกระแสไฟฟาของอปกรณ ซงพบวาคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกมลกษณะขนกบความหนาแนนของกระแสไฟฟาทเพมขนในอปกรณ กลาวคอเมอความหนาแนนของกระแสไฟฟาบนอปกรณมการเปลยนแปลง จะสงผลใหคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกมการเปลยนแปลงเชนเดยวกน ซงคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกทไดจากการคานวณจากงานวจยทผานมา [75,76] ทมากทสดของอปกรณ มคาเทากบ 1.54 % ซงมคามากกวาอปกรณทสราง

83

จากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole ชนด Poly(N-butylcarbazole), Poly(N-octylcarbazole) และ Diethylcarbazole ทมคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกเทากบ 0.0001, 0.0004 และ 0.0078 %ตามลาดบ [74] ดงนนอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III มประสทธภาพของควอนตมภายนอกทดกวาอปกรณทสรางจากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole โดยอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และอปกรณทสรางจากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole มโครงสรางของอปกรณทแตกตางกน นอกจากนคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกทลดลงเมอตอวงจรไฟฟาเกดจากการทชน CBP เกดการสลายตวทางเคม [78]

3.1.8 ผลการทดสอบประสทธภาพกาลง (power efficiency) ของอปกรณ

การศกษาคาประสทธภาพกาลง (power efficiency) ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ถกตรวจวดจาก เครอง C9920 Hamamatsu Photonics และเครอง KEITHLEY

2400 source meter โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางคาประสทธภาพกาลง (แกน y) และความหนาแนนของกระแสไฟฟา (แกน x) ไดผลดงแสดงในภาพท 78

ภาพท 78 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพกาลงและความหนาแนนของกระแสไฟฟาของ

อปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

จากภาพท 78 แสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพกาลงและความหนาแนนของกระแสไฟฟาของอปกรณ ซงพบวาคาประสทธภาพกาลงมลกษณะแปรผกผนกบความหนาแนนของกระแสไฟฟาทเพมขนในอปกรณ กลาวคอเมอความหนาแนนของกระแสไฟฟาบนอปกรณมคาเพมขน จะสงผลใหคาประสทธภาพกาลงมคาลดลง ซงคาประสทธภาพกาลงของอปกรณมคาเทากบ 2.91%

84

3.1.9 ผลการทดสอบอายการใชงาน (lifetime) ของอปกรณ

การศกษาคาอายการใชงาน (lifetime) ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III ถกตรวจวดจาก เครอง C9920 Hamamatsu Photonics และเครอง KEITHLEY 2400 source

meter โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวาง L/L0 (แกน y) และเวลา (แกน x)

เมอ L0 = คาสองสวาง ณ เวลาเรมตน

L = คาสองสวาง ณ เวลาใดๆ

ไดผลดงแสดงในภาพท 79

ภาพท 79 กราฟแสดงความสมพนธระหวาง L/L0 และเวลา ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต

III

จากภาพท 79 แสดงแสดงความสมพนธระหวาง L/L0 และเวลา ของอปกรณ ซงพบวาอตราสวนของคาสองสวางของอปกรณมลกษณะแปรผกผนกบเวลาทเพมขน กลาวคอหลงจากตออปกรณเขากบวงจรไฟฟาทมความตางศกย 13.6 โวลตและอปกรณเรมเปลงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตแลวนน เมอเวลาผานไป คาสองสวางของอปกรณจะมคาลดลง และพบวาอายการใชงานของอปกรณมคาเทากบ 1 ชวโมง 17 นาท โดยการทอายการใชงานของอปกรณมคานอยนนเกดจากการทชน CBP และ α-NPD เกดการสลายตวในขณะทตอวงจรไฟฟาจงทาใหคาสองสวางของอปกรณลดลงอยางรวดเรว [77-79]

85

3.2 การศกษาคณลกษณะและประสทธภาพของไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

การนาสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ทไดรบมาศกษาสมบตการสมบตการดดกลนแสงอลตราไวโอเลตและการคายแสงฟลออเรสเซนต ในสารละลาย CH2Cl2

3.2.1 ผลการทดสอบสมบตการดดกลนแสงอลตราไวโอเลตของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

การศกษาสมบตการดดกลนแสงอลตราไวโอเลตของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ใน

CH2Cl2 โดยตดตามสเปกตรมของการดดกลนแสงในชวงความยาวคลน 330-470 nm ผลการทดลองแสดงดงภาพท 80

ภาพท 80 การดดกลนแสง UV-Vis ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ในสารละลาย CH2Cl2 ทความเขมขน

ตางๆ a: 1.03 μM, b: 3.08 μM, c: 5.14 μM, d: 7.18 μM, e: 10.26 μM.

จากผลการทดลองการดดกลนแสง UV-Vis ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ในสารละลาย CH2Cl2 โดยตดตามสญญาณการดดกลนแสง UV-Vis ในชวงความยาวคลน 330-470 nm

และความยาวคลนมากทสด ( max) ของการดดกลนแสง UV-Vis เทากบ 395 nm โดยเรองแสงฟลออเรสเซนต IV มสมบตการละลายในสารละลาย CH2Cl2 ทตากวาสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III อนเปนผลมาจากหมแทนทบนตาแหนงท 9 ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ทเปนวงเบนซนซงเปนหมอะโรมาตกซงสามารถลดความสามารถในการละลายของเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

ได ในขณะทหมแทนทบนตาแหนงท 9 ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III เปนหมโพรพลซงเปน

86

หมอะลฟาตกทสามารถเพมการละลายในตวทาละลายอนทรยได นอกจากนยงสามารถคานวณหาคาสมประสทธของการดดกลนแสง (Absorption coefficient, ) แสดงดงภาพท 81

ภาพท 81 กราฟแสดงความสมพนธระหวางการดดกลนแสง UV-Vis และความเขมขนของสารละลายของสาร

เรองแสงฟลออเรสเซนต IV

จากกราฟไดสมการเสนตรงคอ y = 0.0297x และมคา R2= 0.9946 โดยคาสมประสทธของการดดกลนแสง ( ) สามารถหาไดจากความชนของกราฟ (slope) การคานวณ

จากกราฟไดสมการเสนตรงคอ y = 0.0297x

ดงนน slope = 0.0297 μM-1 cm-1

slope = 29,700 M-1 cm-1

ดงนน คาสมประสทธของการดดกลนแสง ( ) ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV เทากบ 29,700

M-1 cm-1

3.2.2 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงฟลออเรสเซนตของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

การคายแสงฟลออเรสเซนตของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ถกศกษาในสารละลายไดคลอโรมเทน โดยตดตามสเปกตรมของการคายแสงฟลออเรสเซนต (fluorescence emission

spectra) เมอ ex เทากบ 395 nm โดยใชสารละลายของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ทมความเขมขนเทากบ 1.0x10-6 M ผลการทดลองแสดงดงภาพท 82

87

ภาพท 82 การคายแสงฟลออเรสเซนต ( ex = 395 nm) ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV (1.03 μM) ใน

CH2Cl2

จากภาพท 82 แสดงการคายแสงฟลออเรสเซนตของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV โดยตดตามสญญาณการคายแสงฟลออเรสเซนตในชวงความยาวคลน 420-620 nm และความยาวคลนมากทสด ( max) ของการคายแสงฟลออเรสเซนตเทากบ 479 nm โดยอยในชวงความยาวคลน 446-

500 nm ทเปลงแสงสฟาในชวงแสง visible ซงลกษณะกราฟของการคายแสงฟลออเรสเซนตของอปกรณทสรางขนนมความคลายคลงกบกราฟของการคายแสงฟลออเรสเซนตของอปกรณทสรางจากอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl [57] โดยกราฟของการคายแสงฟลออเรสเซนตของอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl นนแสดงสญญาณการคายแสงฟลออเรสเซนตทความยาวคลนมากทสด ( max) ของเทากบ 480 nm ซงอยในชวงแสงสฟาเชนเดยวกน

3.2.3 ผลการทดสอบสมบตการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณ

การคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

โดยตดตามสเปกตรมของการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนต ผลการทดลองแสดงไดดงภาพท 83

88

ภาพท 83 การคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

จากภาพท 83 แสดงการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV โดยตดตามสญญาณการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตในชวงความยาวคลน 420-620 nm และความยาวคลนมากทสด ( max) ของการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตเทากบ 484

nm อยในชวงความยาวคลน 446-500 nm ทเปลงแสงสฟาในชวงแสง visible ดงภาพท 83 ซงลกษณะกราฟของการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางขนนมความคลายคลงจากกราฟของการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl [57] โดยกราฟของการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl นนแสดงสญญาณการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตทความยาวคลนมากทสด ( max) ของเทากบ 480 nm ซงเปลงแสงสฟาในชวงแสง visible เชนเดยวกน

89

ภาพท 84 แสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

จากภาพท 84 แสดงถงการคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV โดยอปกรณแสดงสญญาณแสงอเลกโทรลมเนสเซนตสฟา เนองมาจากการความยาวคลนของคายแสงอเลกโทรลมเนสเซนตของอปกรณอยในชวงความยาวคลน 466-500

nm ของแสงสฟาในชวงแสง visible ดงนนอปกรณจงแสดงแสงสฟาเมอถกตอเขากบวงจรไฟฟา โดยมผลทคลายกบอปกรณทสรางจากอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl ซงแสดงสญญาณแสงอเลกโทรลมเนสเซนตแสงสฟา [57]

เมอศกษาศกษาระดบพลงงาน HOMO และ LUMO ของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

ดวยเทคนค molecular modeling จากโปรแกรม Material Studio 5.5 program package (Dmol3

program) และคานวณหาโครงสรางเสถยรดวยระเบยบวธ density functional theory (DFT) [68-72]

ดวยการประมาณแบบโลคลเดนซต (LDA) ฟงกชนนล PBE และเบซสเซตเชงอะตอมแบบดบเบลนมเมอเรยล (DN) จะสามารถแสดงแผนภมระดบชนพลงงานของแตละชนในอปกรณ ดงแสดงในภาพท 85

90

ภาพท 85 แผนภมแสดงระดบชนพลงงานของสารประกอบในแตละชนของอปกรณในหนวย eV

จากภาพท 85 แสดงถงระดบชนพลงงานของสารประกอบของอปกรณ โดยอเลกตรอนจะเคลอนทจากขวแคโทดผานชน Balq และเคลอนทมาถงชน CBP ในขณะท โฮลจะเคลอนทจากขวแอโนดผานชน MoO2, ชน α-NPD และเคลอนทมาถงชน CBP หลงจากนนอเลกตรอนและโฮลทชน CBP จะเคลอนทลงมารวมตวกนในชนของสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ทมคา Energy

Gap เทากบ 1.93 eV

3.2.4 ผลการทดสอบความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (I-V

correlation) ของอปกรณ

การศกษาความสมพนธระหวางกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (I-V correlation) ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา (แกน y) และความตางศกยไฟฟา (แกน x) ไดผลดงแสดงในภาพท 86

91

ภาพท 86 กราฟแสดงความสมพนธระหวางกระแส (A) และความตางศกย (V) ของอปกรณทสรางจากสารเรอง

แสงฟลออเรสเซนต IV

จากภาพท 86 แสดงความสมพนธระหวางกระแส (A) และความตางศกย (V) ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ซงเมอใหความตางศกยเขาไปในอปกรณ พบวาคากระแสเรมมการเปลยนแปลงทความตางศกย 8.9 V กลาวคออปกรณจะเรมเปลงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตทความตางศกย 8.9 V (turn on voltage เทากบ 8.9 V) ซงมคาเทากบอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และมคาใกลเคยงกบอปกรณทสรางจากสารอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl [57] ทมคา turn on voltage เทากบ 8 V โดยใชความหนาของชน emissive layer เทากบ 600 Å โดยอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และอปกรณทสรางจากสารอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl มโครงสรางของอปกรณทแตกตางกนนอกจากนคา turn on voltage ทไดจากอปกรณสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV มคามากกวาคา turn on voltage ทไดจากอปกรณทสรางจากพอลเมอรของสารอนพนธ Carbazole ทมโครงสรางคลายคลงกบสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV โดยอปกรณทสรางจากพอลเมอรของสารอนพนธ Carbazole มคา turn on voltage ประมาณ 5 V [73] โดยอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และอปกรณทสรางจากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole มโครงสรางของอปกรณทแตกตางกน

92

3.2.5 ผลการทดสอบความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (J-V correlation) ของอปกรณ

การศกษาความสมพนธระหวางความหนาแนนกระแสไฟฟาและความตางศกยไฟฟา (J-V

correlation) ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟา (แกน y) และความตางศกยไฟฟา (แกน x) ไดผลดงแสดงในภาพท 87

ภาพท 87 กราฟแสดงความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟา และความตางศกยของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

จากภาพท 87 แสดงความสมพนธระหวางความหนาแนนของกระแสไฟฟา และความตางศกยของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ซงเมอใหความตางศกยเขาไปในอปกรณ พบวาคาความหนาแนนของกระแสไฟฟาเรมมการเปลยนแปลงทความตางศกย 8.9 V

กลาวคออปกรณจะเรมเปลงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตทความตางศกย 8.9 V (turn on voltage

เทากบ 8.9 V)

93

3.2.6 ผลการทดสอบคาสองสวาง (luminance) ของอปกรณ

การศกษาคาสองสวางของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางคาสองสวาง (แกน y) และความหนาแนนของกระแสไฟฟา (แกน x) ไดผลดงแสดงในภาพท 88

ภาพท 88 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาสองสวาง และความหนาแนนของกระแสไฟฟาของอปกรณทสราง

จากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

จากภาพท 88 แสดงความสมพนธระหวางคาสองสวางและความหนาแนนของกระแสไฟฟาของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ซงพบวาคาสองสวางทเพมขนมลกษณะแปรผนตรงกบความหนาแนนของกระแสไฟฟาทเพมขนในอปกรณ กลาวคอเมอความหนาแนนของกรแสไฟฟาบนอปกรณมคาเพมขน จะสงผลใหคาสองสวางมคาเพมขนเชนเดยวกน ตางศกยเขาไปในอปกรณ ซงคาสองสวางทมากทสดของอปกรณ มคาเทากบ 2,910

cd/m2 ทความหนาแนนของกระแสไฟฟามคาเทากบ 200 mA/cm2 และถาพจารณาทความตางศกย 12 V อปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV มคาสองสวาง 149 cd/m2 ซงมคานอยกวาอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และมคามากกวาอปกรณทสรางจากสารอนพนธของ Carbazole ทตาแหนง 9 มหมแทนทเปนหม ethyl ทมคาสองสวาง 50 cd/m2 [57]

ดงนนอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV มคาสองสวางดกวาอปกรณทถกสรางจากสารอนพนธของ Carbazole ทมโครงสรางคลายคลงกน นอกจากนถาพจารณาทความหนาแนนของกระแสไฟฟา เทากบ 100 mA/cm2 อปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV มคา

94

สองสวางเทากบ 2,340 cd/m2 ซงมคามากกวาอปกรณทสรางจากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole

ชนด Poly(N-butylcarbazole), Poly(N-octylcarbazole) และ Diethylcarbazole ทมคาสองสวางเทากบ 0.12, 0.63 และ 0.98 cd/m2 ตามลาดบ [74] ดงนนอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV มประสทธภาพการสองสวางทดกวาอปกรณทสรางจากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole

โดยอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และอปกรณทสรางจากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole มโครงสรางของอปกรณทแตกตางกน

3.2.7 ผลการทดสอบคาประสทธภาพของควอนตมภายนอก (external quantum efficiency) ของอปกรณ

การศกษาคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางคาประสทธภาพของควอนตมภายนอก (แกน y) และความหนาแนนของกระแสไฟฟา (แกน x) ไดผลดงแสดงในภาพท 89

ภาพท 89 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกและความหนาแนนของ

กระแสไฟฟาของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

จากภาพท 89 แสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกและ ความหนาแนนของกระแสไฟฟาของอปกรณ ซงพบวาคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกมลกษณะขนกบความหนาแนนของกระแสไฟฟาทเพมขนในอปกรณ กลาวคอเมอความหนาแนนของกระแสไฟฟาบนอปกรณมการเปลยนแปลง จะสงผลใหคาประสทธภาพของควอนตมภายนอก

95

มการเปลยนแปลงเชนเดยวกน คาประสทธภาพของควอนตมภายนอกทไดจากการคานวณจากงานวจยทผานมา [75,76] ทมากทสดของอปกรณ มคาเทากบ 0.68 % ซงมคานอยกวาอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และสอดคลองกบคาสองสวางทมคานอยกวาอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III อยางไรกตามอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III มคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกมากกวาอปกรณทสรางจากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole ชนด Poly(N-butylcarbazole), Poly(N-octylcarbazole) และ Diethylcarbazole ทมคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกเทากบ 0.0001, 0.0004 และ 0.0078 %ตามลาดบ [74] ดงนนอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV มประสทธภาพของควอนตมภายนอกทดกวาอปกรณทสรางจากพอลเมอรอนพนธของ Carbazole นอกจากนคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกทลดลงเมอตอวงจรไฟฟาเกดจากการทชน CBP เกดการสลายตวทางเคม [78]

3.2.8 ผลการทดสอบประสทธภาพกาลง (power efficiency) ของอปกรณ

การศกษาคาประสทธภาพกาลง (power efficiency )ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวางคาประสทธภาพกาลง (แกน y) และความหนาแนนของกระแสไฟฟา (แกน x) ไดผลดงแสดงในภาพท 90

ภาพท 90 กราฟแสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพกาลงและความหนาแนนของกระแสไฟฟาของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

96

จากภาพท 90 แสดงความสมพนธระหวางคาประสทธภาพกาลงและความหนาแนนของกระแสไฟฟาของอปกรณ ซงพบวาคาประสทธภาพกาลงมลกษณะแปรผกผนกบความหนาแนนของกระแสไฟฟาทเพมขนในอปกรณ กลาวคอเมอความหนาแนนของกระแสไฟฟาบนอปกรณมคาเพมขน จะสงผลใหคาประสทธภาพกาลงมคาลดลง คาประสทธภาพกาลงของอปกรณมคาเทากบ 1.28% ซงมคานอยกวาอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III สอดคลองกบคาสองสวางและคาประสทธภาพของควอนตมภายนอกของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV ทมคานอยกวาอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III

3.2.9 ผลการทดสอบอายการใชงาน (lifetime) ของอปกรณ

การศกษาคาอายการใชงาน (lifetime) ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV โดยผลการทดลองแสดงในรปของกราฟความสมพนธระหวาง L/L0 (แกน y) และเวลา (แกน x)

เมอ L0 = คาสองสวาง ณ เวลาเรมตน

L = คาสองสวาง ณ เวลาใดๆ

ไดผลดงแสดงในภาพท 91

ภาพท 91 กราฟแสดงความสมพนธระหวาง L/L0 และเวลา ของอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต

IV

จากภาพท 91 แสดงแสดงความสมพนธระหวาง L/L0 และเวลา ของอปกรณ ซงพบวาอตราสวนของคาสองสวางของอปกรณมลกษณะแปรผกผนกบเวลาทเพมขน กลาวคอหลงจากตอ

97

อปกรณเขากบวงจรไฟฟาทมความตางศกย 13.6 โวลตและอปกรณเรมเปลงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตแลวนน เมอเวลาผานไป คาสองสวางของอปกรณจะมคาลดลง และพบวาอายการใชงานของอปกรณมคาเทากบ 30 นาท ซงนอยกวาอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III โดยการทอายการใชงานของอปกรณมคานอยนนเกดจากการทชน CBP และ α-NPD เกดการสลายตวในขณะทตอวงจรไฟฟา [77-79] จงทาใหคาสองสวางของอปกรณลดลงอยางรวดเรวเชนเดยวกบอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต IV

98

บทท 6

สรปผลการทดลอง

วทยานพนธนเสนอการสงเคราะหสารทมความไวตอแสงเพอประยกตใชในการตรวจวดHg2+ และการพฒนาไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย ซงในงานวจยสวนแรก สารฟลออเรสเซนตเซนเซอรชนดใหม 2 ชนด ถกสงเคราะหขนจากเสนทางการสงเคราะหทสนและใชสารตงตนทมราคาถก ทาใหลดตนทนในการสงเคราะหได โดยเซนเซอร I และ II ประกอบดวยไอโอโนฟอรชนด 2-[3-(2-aminoethylsulfanyl)propylsulfanyl]ethanamine เชอมตอกบฟลออโรฟอรชนดโรดามนบ 2 หม และฟลออโรฟอรชนดไพรน 2 หม ตามลาดบ จากผลการทดสอบความสามารถในการตรวจจบ Hg2+ และ Cu2+ แสดงไดดงตารางท 9

sensors I II

ชนดของไอออน Hg2+ Hg2+ Cu2+

em (nm) 550 347 347

ex (nm) 575 481 481

detection limits (ppb) 15 3.3 1.5

0.48 - -

Kasso - 3.04x106 M-1 1.18x107 M-1

Ratio[sensor:ion(s)] - 1:1 1:1

ตารางท 9 สรปผลการทดลองการทดสอบฟลออเรสเซนตเซนเซอร I และ II

เซนเซอรทง 2 ชนด มคา detection limit อยในชวง 3-15 ppb ในการตรวจวด Hg2+ และ Cu2+ ซงเซนเซอร I แสดงการเปลยนแปลงสญญาณฟลออเรสเซนตในลกษณะ OFF-ON ในชวงความยาวคลน visible โดยเฉพาะอยางยง เซนเซอร I สามารถเกดการเปลยนแปลงสจากสารละลายใสไมมสเปนสารละลายสชมพ เมอมการตรวจจบ Hg2+ ซงสามารถสงเกตเหนไดดวยตาเปลา สวนเซนเซอร II แสดงการเปลยนแปลงสญญาณฟลออเรสเซนตลกษณะ ON-OFF โดยพฤตกรรมนไมแสดงผลตอไอออนรบกวนอนๆ ไดแก Ag+, Ca2+, Cd2+, Co2+, Fe3+, Na+, K+, Mn2+, Ni2+, Pb2+ และ Zn2+ แตอาจจะมการรบกวนเกดขนไดจาก Cu2+ ทอาจเจอปนอยในระบบของการตรวจวด Hg2+

99

เซนเซอรทถกสงเคราะหไดเหลานมศกยภาพเพยงพอทจะพฒนาตอยอดเปนอปกรณตรวจวด Hg2+ ในภาคสนาม และชดทดสอบทมราคาไมแพงตอไปไดในอนาคต งานวจยสวนถดมาเปนการพฒนาไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย โดยใชสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และ IV ในการสรางอปกรณ จากผลการทดสอบคณลกษณะและประสทธภาพของอปกรณแสดงไดดงตารางท 10

สารเรองแสงฟลออเรสเซนต III IV

คาสมประสทธของการดดกลนแสง ( ) (M-1cm-1) 39,300 29,700

PL ex (nm) 405 395

PL em (nm) 483 479

EL em (nm) 487 และ 511 484

Turn on voltage (V) 8.9 8.9

Maximum luminance (cd/m2) 4,730 2,910

External quantum efficiency (%) 1.54 0.68

Power conversion efficiency (%) 2.91 1.28

Lifetime (h) 1 ชวโมง 17 นาท 30 นาท

ตารางท 10 สรปผลการทดลองของการศกษาสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และ IV ในการพฒนาไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรย

ไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และ IV

สามารถแสดงสญญาณและเปลงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตไดเมอตอเขากบวงจรไฟฟา โดยอปกรณทสรางจากสารเรองแสงฟลออเรสเซนต III และ IV สามารถเปลงแสงอเลกโทรลมเนสเซนตสเขยวและสฟา ตามลาดบ จงทาใหมความนาสนใจเปนอยางมากในการปรบปรงและพฒนาตอยอดอปกรณเหลานตอไปในอนาคตเพราะไดโอดเปลงแสงชนดสารอนทรยทใชในปจจบนยงมประสทธภาพในการเปลงแสงสเขยวและสฟาทตา รวมถงอายการใชงานทสน

100

รายการอางอง

[1] Nepomnyashchii, A. B.; Bard, A. J. (2012). “Electrochemistry and electrogenerated

chemiluminescence of bodipy dyes.” Accounts of Chemical Research. Vol. 45:

1844-1853.

[2] Popere, B. C.; Pelle, A. M. D.; Thayumanavan, S. (2011). “Bodipy-based donor–

acceptor -conjugated alternating copolymers.” Macromolecules. Vol. 44: 4767-

4776.

[3] Sonntag, M.; Strohriegl, P. (2004). “Novel 2,7-Linked carbazole trimers as model

compounds for conjugated carbazole polymers.” Chemistry Materials. Vol. 16:

4736-4742.

[4] Iraqi, A.; Wataru, I. (2004). “Preparation and properties of 2,7-linked N-alkyl-9H-

carbazole main-chain polymers.” Chemistry Materials. Vol. 16: 442-448.

[5] Hara, K.; Miyamoto, K.; Abe, Y.; Yanagida, M. (2005). “Electron transport

in coumarin-dye-sensitized nanocrystalline TiO2 electrodes.” The Journal of

Physical Chemistry B. Vol. 109: 23776-23778.

[6] Yamaguchi, A.; Amino, Y.; Shima, K.; Suzuki, S.; Yamashita, T.; Teramae, N.

(2006). “Local environments of coumarin dyes within mesostructured silica-

surfactant nanocomposites.” The Journal of Physical Chemistry B. Vol. 110:

3910-3916.

[7] Ali, M.; Dutta, P.; Pandey, S. (2010). “Effect of ionic liquid on prototropic and

solvatochromic behavior of fluorescein.” The Journal of Physical Chemistry B. Vol. 114: 15042-15051.

[8] Ueno, T.; Urano, Y.; Setsukinai, K.-I.; Takakusa, H.; Kojima, H.; Kikuchi, K.;

Ohkubo, K.; Fukuzumi, S.; Nagano, T. (2004). “Rational principles for modulating

fluorescence properties of fluorescein.” Journal of the American Chemical

Society. Vol. 126: 14079-14085.

[9] Nishikiori, H.; Fujii, T. (1997). “Molecular forms of rhodamine B in dip-coated thin

films.” The Journal of Physical Chemistry B. Vol. 101: 3680-3687.

สำนกหอ


101

[10] Xiang, Y.; Tong, A.; Jin, P.; Ju, Y. (2006). “New fluorescent rhodamine hydrazone

chemosensor for Cu(II) with high selectivity and sensitivity.” Organic Letters. Vol. 8: 2863-2866.

[11] Ito, F.; Kogasaka, Y.; Yamamoto, K. (2013). “Fluorescence spectral changes

of perylene in polymer matrices during the solvent evaporation process.” The

Journal of Physical Chemistry B. Vol. 117: 3675-3681.

[12] Li, Y.; Wang, C.; Li, C.; Motta, S. D.; Negri, F.; Wang, Z. (2012). “Synthesis and

properties of ethylene-annulated di(perylene diimides).” Organic Letters. Vol. 14:

5278-5281.

[13] Jasieniak, J.; Johnston, M.; Waclawik, E. R. (2004). “Characterization of a

porphyrin-containing dye-sensitized solar cell.” The Journal of Physical

Chemistry B. Vol. 108: 12962-12971.

[14] Chen, Y.; Wan, L.; Yu, X.; Li, W.; Bian, Y.; Jiang, J. (2011). “Rational design and

synthesis for versatile FRET ratiometric sensor for Hg2+ and Fe2+: a flexible 8-

hydroxyquinoline benzoate linked bodipy-porphyrin dyad.” Organic Letters. Vol.

13: 5774-5777.

[15] Liu, L.; Zhang, D.; Zhang, G.; Xiang, J.; Zhu, D. (2008). “Highly selective

ratiometric fluorescence determination of Ag+ based on a molecular motif with one

pyrene and two adenine moieties.” Organic Letters. Vol. 10: 2271-2274.

[16] Arimori, S.; Bell, M. L.; Oh, C. S.; James, T. D. (2002). “A modular fluorescence

intramolecular energy transfer saccharide sensor.” Organic Letters. Vol. 4: 4249-

4251.

[17] Kralova, J.; Kejik, Z.; Briza, T.; Briza, T.; Pouckova, P.; Kral, A.; Martasek, P.;

Kral, V. (2010). “Porphyrin-cyclodextrin conjugates as a nanosystem for

versatile drug delivery and multimodal cancer therapy.” Journal of Medicinal

Chemistry. Vol. 53: 128-138.

[18] Santos, T. D.; Morandeira, A.; Koops, S.; Mozer, A. J.; Tsekouras, G.; Dong, Y.;

Wagner, P.; Wallace, G.; Earles, J. C.; Gordon, K. C.; Officer, D.; Durrant, J. R.

(2010). “Injection limitations in a series of porphyrin dye-sensitized solar cells.”

The Journal of Physical Chemistry C. Vol. 114: 3276-3279.

สำนกหอ


102

[19] Voss, S.; Fischer, R.; Jung, G.; Wiesmuller, K.-H.; Brock, R. (2007).

“A fluorescence-based synthetic LPS sensor.” Journal of the American Chemical

Society. Vol. 129: 554-561.

[20] Agarwal, N.; Nayak, P. K.; Ali, F.; Patankar, M. P.; Narasimhan, K. L.; Periasamy,

N. (2011). “Tuning of HOMO levels of carbazole derivatives: new molecules for blue

OLED.” Synthetic Metals. Vol. 161: 466-473.

[21] Suwanprasop, S.; Nhujak, T.; Roengsumran, S.; Petsom, A. (2004).

“Petroleum marker dyes synthesized from cardanol and aniline derivatives.”

Industrial & Engineering Chemistry Research. Vol. 43: 4973-4978.

[22] Zhang, X.; Boytner, R.; Cabrera, J. L.; Laursen, R. (2007). “Identification of yellow

dye types in pre-columbian Andean textiles.” Analytical Chemistry. Vol. 79:

1575-1582.

[23] Tchounwou, P. B.; Ayensu, W. K.; Ninashvili, N.; Sutton, D. (2003).

“Environmental exposure to mercury and its toxicopathologic implications for

public health.” Environmental Toxicology. Vol. 18: 149-175.

[24] Davidson, P. W.; Myers, G. J.; Cox, C.; Shamlaye, C. F.; Marsh, D. O.; Tanner, M.

A.; Berlin, M.; Sloane-Reeves, J.; Cernichiari, E.; Choisy, O.; Choi, A.; Clarkson, T.

W. (1995). “Longitudinal neurodevelopmental study of Seychellois children

following in utero exposure to methylmercury from maternal fish ingestion:

outcomes at 19 and 29 months.” Neurotoxicology. Vol. 16: 677-688.

[25] Grandjean, P.; Weihe, P.; White, R. F.; Debes, F. (1998). “Cognitive performance of

children prenatally exposed to 'safe' levels of methylmercury .” Environmental

Research. Vol. 77: 165-172.

[26] Harada, M. (1995). “Minamata disease: methylmercury poisoning in japan caused

by environmental pollution.” Critical Reviews in Toxicology. Vol. 25: 1-24.

[27] United States Environmental Protection Agency. เขาถงเมอ 1 พฤษภาคม 2556. เขาถงไดจาก http://water.epa.gov/drink/contaminants/index.cfm

[28] Food and Drug Administration. เขาถงเมอ 1 พฤษภาคม 2556. เขาถงไดจากhttp://www.fda.gov

สำนกหอ


103

[29] Occupational Safety and Health Administration. เขาถงเมอ 1 พฤษภาคม 2556. เขาถงไดจาก http://www.osha.gov

[30] กรมควบคมมลพษ. กระทรวงทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอม. เขาถงเมอ 1

พฤษภาคม 2556. เขาถงไดจาก http://www.pcd.go.th/info_serv/water_marine.html

[31] หนวยขอสนเทศวตถอนตรายและความปลอดภย. ศนยความเปนเลศดานการจดการสงแวดลอมและของเสยอนตราย. สานกพฒนาบณฑตศกษาและวจยดานวทยาศาสตรและเทคโนโลย. (2553). รายงานสรปสถตการนาเขาเคมภณฑอนตราย ป พ.ศ. 2548 –

2552. กรงเทพฯ: จรลสนทวงศการพมพ.

[32] Miessler, G. L. (2004). Inorganic Chemistry. 3rd ed. Pearson Education.

[33] Park, S. M.; Kim, M. H.; Choe, J. I.; No, K. T.; Chang, S.-K. (2007). “Cyclams

bearing diametrically disubstituted pyrenes as Cu2+- and Hg2+-selective

fluoroionophores.” The Journal of Organic Chemistry. Vol. 72: 3550-3553.

[34] Kim, S. H.; Kim, J. S.; Park, S. M.; Chang, S. K. (2006). “Hg2+-Selective OFF-ON

and Cu2+-selective ON-OFF type fluoroionophore based upon cyclam.” Organic

Letters. Vol 8, 371-374.

[35] Martinez, R.; Espinosa, A.; Tarraga, A.; Molina, P. (2005). “New Hg2+ and

Cu2+ selective chromo- and fluoroionophore based on a bichromophoric azine.”

Organic Letters. Vol. 7: 5869-5872.

[36] Zheng, H.; Qian, Z. H.; Xu, L.; Yuan, F.-F.; Lan, L.-D.; Xu, J.-G. (2006).

“Switching the recognition preference of rhodamine B spirolactam by replacing one

atom : design of rhodamine B thiohydrazide for recognition of Hg(II) in aqueous

solution.” Organic Letters. Vol. 8: 859-861.

[37] Ingale, S. A.; Seela, F. (2012). “A ratiometric fluorescent on-off Zn2+ chemosensor

based on a tripropargylamine pyrene azide click adduct .” The Journal of Organic


[38] Steed, J. W.; Atwood, J. L. (2000). Supramolecular Chemistry: A Concise

Introduction. New York: John Wiley & Sons, Inc.

[39] Kim, H. N.; Lee, H. M.; Kim, H. J.; Kim, J. S.; Yoon, J. (2008). “A new trend in

rhodamine-based chemosensors: application of spirolactam ring-opening to sensing

ions.” Chemical Society Reviews. Vol. 37: 1465–1472.

สำนกหอ


104

[40] ศนยนาโนเทคโนโลย คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยมหดล. เขาถงเมอ 5 พฤษภาคม 2556. เขาถงไดจาก http://nanotech.sc.mahidol.ac.th/e-plastic/oled.html

[41] Wanichacheva, N.; Siriprumpoonthum, M.; Kamkaew, A.; Grudpan, K. (2009).

“Dual optical detection of a novel selective mercury sensor based on 7-nitrobenzo-

2-oxa-1,3-diazolyl subunits.” Tetrahedron Letters. Vol. 50: 1783–1786.

[42] Du, J.; Fan, J.; Peng, X.; Sun, P.; Wang, J.; Li, H.; Sun, S. (2010). “A new

fluorescent chemodosimeter for Hg2+: selectivity, sensitivity, and resistance to cys

and gsh.” Organic Letters. Vol. 12: 476-479.

[43] Wang, F.; Nam, S.-W.; Guo, Z.; Park, S.; Yoon, J. (2012). “A new rhodamine

derivative bearing benzothiazole and thiocarbonyl moieties as a highly selective

fluorescent and colorimetric chemodosimeter for Hg2+.” Sensors and Actuators B.

Vol. 161: 948– 953.

[44] Shiraishi, Y.; Sumiya, S.; Kohno, Y.; Hirai, T. (2008). “A rhodamine-cyclen

conjugate as a highly sensitive and selective fluorescent chemosensor for Hg(II).”

The Journal of Organic Chemistry. Vol. 73: 8571–8574.

[45] Liu, W.; Chen, J.; Xu, L.; Wu, J.; Xu, H.; Zhang, H.; Wang, P. (2012). ”Reversible

“off-on” fluorescent chemosensor for Hg2+ based on rhodamine derivative.”

Spectrochimica Acta Part A. Vol. 85: 38-42.

[46] Huang, J.; Xu Y.; Qian X. (2009). ”A rhodamine-based Hg2+ sensor with high

selectivity and sensitivity in aqueous solution: a NS2-containing receptor.” The

Journal of Organic Chemistry. Vol. 74: 2167–2170.

[47] Wu, D.; Huang, W.; Duan, C.; Lin, Z.; Meng, Q. (2007). “Highly sensitive

fluorescent probe for selective detection of Hg2+ in DMF aqueous media.”

Inorganic Chemistry. Vol. 46: 1538-1540.

[48] Soh, J. H.; Swamy, K. M. K.; Kim, S. K.; Kim, S.; Lee, S.-H.; Yoon, J. (2007).

“Rhodamine urea derivatives as fluorescent chemosensors for Hg2+.” Tetrahedron

Letters. Vol. 48: 5966-5969.

[49] Zhou, Y.; Zhu, C.-Y.; Gao, X.-S.; You, X.-Y.; Yao, C. (2010). “Hg2+-selective

ratiometric and “off-on” chemosensor based on the azadiene-pyrene derivative.”

Organic Letters. Vol. 12: 2566-2569.

สำนกหอ


105

[50] Chang, S.-K.; Moon, S.-Y.; Youn, N. J.; Park, S. M. (2005). “Diametrically

disubstituted cyclam derivative having Hg2+-selective fluoroionophoric behaviors.”

The Journal of Organic Chemistry. Vol. 70: 2394–2397.

[51] Chen, K.-H.; Lu, C.-Y.; Cheng, H.-J.; Chen, S.-J.; Hu, C.-H.; Wu, A.-T. (2010). “A

pyrenyl-appended triazole-based ribose as a fluorescent sensor for Hg2+ ions.”

Carbohydrate Research. Vol. 345: 2557-2561.

[52] Hsieh, Y.-S.; Chir, J.-L.; Yang, S.-T.; Chen, S.-J.; Hu, C.H.; Wu, A.-T. (2011). “A

sugar-aza-crown ether-based fluorescent sensor for Cu2+ and Hg2+ ions.”

Carbohydrate Research. Vol. 346: 978-981.

[53] Lee, K.-H.; Yang, M.-H.; Thirupathi, P.; Hsieh, Y.-S. (2011). “Selective and

sensitive ratiometric detection of Hg(II) ions using a simple amino acid based

sensor.” Organic Letters. Vol. 13: 5028-5031.

[54] Molina, P.; Martinez, R.; Zapata, F.; Caballero, A.; Espinosa, A.; Tarraga, A.

(2006). “2-Aza-1,3-butadiene derivatives featuring an anthracene or pyrene unit:

highly selective colorimetric and fluorescent signaling of Cu2+ cation.” Organic

Letters. Vol. 8: 3235-3238.

[55] Molina, P.; Martinez, R.; Caballero, A.; Espinosa, A.; Tarraga, A. (2010). “A new

bis(pyrenyl)azadiene-based probe for the colorimetric and fluorescent sensing of

Cu(II) and Hg(II).” Tetrahedron. Vol. 66: 3662-3667.

[56] Bhalla, V.; Tejpal, R.; Kumar, M.; Sethi, A. (2009). “Terphenyl derivatives as “Turn

on” fluorescent sensors for mercury.” Inorganic Chemistry. Vol. 48: 11677-11684.

[57] Park, J.-W.; Lee, J.-H.; Jee, H.-S.; Kang, D.-Y.; Kim, T.-W. (2000). “Synthesis and

electroluminescent properties of bis(3-N-ethylcarbazoyl)cyanoterephthalidine.”

Thin Solid Films. Vol. 363: 90-93.

[58] Ma, T.-H.; Zhang, A.-J.; Dong, M.; Dong, Y.-M.; Peng, Y.; Wang, Y.-W. (2010).

“A simply and highly selective “turn-on” type fluorescent chemosensor for

Hg2+ based on chiral BINOL-Schiff’s base ligand.” Journal of Luminescence. Vol.

130: 888-892.

สำนกหอ


106

[59] Wang, X.-L.; Zheng, W.-Y.; Liu, G.-C.; Lin, H.-Y. (2010). “A turn-on fluorescent

chemosensor for Hg2+ based on phenanthroline fluorophore.” Journal of

Luminescence. Vol. 130: 52-55.

[60] Perdew, J. P.; Wang, Y. (1992). “Accurate and simple analytic representation of the

electron-gas correlation energy.” Physical Review B. Vol. 45: 13244-13249.

[61] Delley, B. (1996). “Fast Calculation of Electrostatics in Crystals and Large

Molecules.” The Journal of Physical Chemistry. Vol. 100: 6107-6110.

[62] Pavia, D. L.; Lampman, G. M.; Kriz, G. S.; Vyvyan, J. R. (2009). Introduction to

Spectroscopy. California: Brooks/Cole Cengage Learning.

[63] Matsushima, T.; Murata, H. (2009). “Observation of space-charge-limited current

due to charge generation at interface of molybdenum dioxide and organic layer .”

Applied Physics Letters. Vol. 95: 203309.

[64] Matsushima, T.; Jin, G.-H.; Kanai, Y.; Yokota, T.; Kitada, S.; Kishi, T.; Murata, H.

(2011). “Interfacial charge transfer and charge generation in organic electronic.”

Organic Electronics. Vol. 12: 520-528.

[65] You, Y.; Seo, J.; Kim, S. H.; Kim, K. S.; Ahn, T. K.; Kim, D. (2008). “Highly

phosphorescent iridium complexes with chromophoric 2-(2-hydroxyphenyl)oxazole-

based ancillary ligands: interligand energy-harvesting phosphorescence.” Inorganic


[66] Kalinowski, J.; Camaioni, N.; Marco, P. D.; Fattori, V.; Giro, G. (1996). “Operation

mechanisms of thin film organic electroluminescent diodes.” International Journal

of Electronics. Vol. 81: 377-400.

[67] Hung, L. S.; Chen, C. H. (2002). “Recent progress of molecular organic

electroluminescent materials and devices.” Materials Science and Engineering: R:

Report. Vol. 39: 143-222.

[68] Zhang, X.; Loh, K. P.; Sullivan, M. B.; Chen, Z.-K.; Liu, M. (2008). “Aggregation

dependent S1 and S2 dual emissions of thiophene-acrylonitrile-carbazole oligomer.”

Crystal Growth & Design. Vol. 8: 2543-2546.

สำนกหอ


107

[69] Suramitr, S.; Hannongbua, S.; Wolschann, P. (2007). “Conformational analysis and

electronic transition of carbazole-based oligomers as explained by density functional

theory.” Journal of Molecular Structure: THEOCHEM. Vol. 807: 109-119.

[70] Yi, L.; Wang, X. (2011). “Theoretical study on alkyne-linked carbazole polymers

for blue-light multifunctional materials.” Journal of Luminescence. Vol. 131:

2083-2088.

[71] Yi, L.; Wang. X. (2011). “Theoretical investigation of nitrogen-linked poly(2,7-

carbazole)s as hole-transport materials for organic light emitting diodes.”

Computational and Theoretical Chemistry. Vol. 969: 71.-75.

[72] Lee, N.-J.; Lee, D.-H.; Kim, D.-W.; Lee, J.-H.; Cho, S. H.; Jeon, W. S.; Kwon, J.

H.; Suh, M. C. (2012). “Highly efficient soluble materials for blue phosphorescent

organic light-emitting diode.” Dyes and Pigments. Vol.95: 221-228.

[73] Lee, J.-H.; Park, J.-W.; Choi, S.-K. (1997). “Synthesis and electroluminescent property of

a new conjugated polymer based on carbazole derivative: poly (3,6-N-2-ethylhexyl carbazolyl

cyanoterephthalidene).” Synthetic Metals. Vol. 88: 31-35.

[74] Lmimouni, K.; Legrand, C.; Chapoton, A. (1998). “Optical and electrical

characterizations of poly (N-alkylcarbazole) light-emitting diodes. Interpretation of

electrical behavior.” Synthetic Metals. Vol. 97: 151-155.

[75] Adachi, C.; Baldo, M. A.; Thompson, M. E.; Forrest, S. R. (2001). “Nearly 100%

internal phosphorescence efficiency in an organic lightemitting Device.” Journal of

applied physics. Vol. 90: 5048-5051.

[76] Matsushima, T.; Kimura, R.; Asahara, M.; Murata, H. (2008). “Photoluminescence

and electroluminescence of 3,3’-dicyano-[7,7’-biindolizine]-1,1’,2,2’-

tetracarboxylic acid 1,2-diethyl 1’,2’-dimethyl ester.” Chemistry letters. Vol. 37:

1260-1261. [77] Honda, Y.; Matsushima, T.; Murata, H. (2009). “Enhanced performance of organic

light-emitting diodes by inserting wide-energy-gap interlayer between hole-transport

layer and light-emitting layer.” Thin Solid Films. Vol. 518: 545-547.

สำนกหอ


108

[78] Kondakov, D. Y.; Lenhart, W. C.; Nichols, W. F. (2007). “Operational degradation

of organic light-emitting diodes: Mechanism and identification of chemical

products.” Applied Physics Letters. Vol. 101: 024512-024518.

[79] Kondakov, D. Y.; Sandifer, J. R.; Tang, C. W.; Young, R. H. (2003). “Nonradiative

recombination centers and electrical aging of organic light-emitting diodes: Direct

connection between accumulation of trapped charge and luminance loss.” Applied

Physics Letters. Vol. 93: 1108-1119.

สำนกหอ


109

ภาคผนวก

110

Output 1: Wanichacheva, N.; Setthakarn, K.; Prapawattanapol, N.; Hanmeng, O.;

Vannajan,S. L.; Grudpan, K. J. Lumin. 132 (2012) 35-40.

117

Output 2: Wanichacheva, N.*, Setthakarn, K., Siriprumpoonthum, M., Wainiphithapong, C., Vannajan, S. L. A novel excimer “ON-OFF” pyrenyacetamide-based fluorescent probe for selective Cu2+-sensing. Proceeding Pure and Applied Chemistry International Conference (PACCON 2013), pp. 476-479, 2013.

122

ประวตผวจย

ชอ กฤช เศรษฐการ

ทอย 144/52 หม 12 ตาบลเจดยหก อาเภอเมอง

จงหวดราชบร 70000

ประวตการศกษา

พ.ศ. 2552 สาเรจการศกษาปรญญาวทยาศาสตรบณฑต สาขาวชาเอกเคม เกยรตนยมอนดบ 2 จากมหาวทยาลยศลปากร

พ.ศ. 2553 ศกษาตอระดบปรญญาวทยาศาสตรมหาบณฑต สาขาวชาเอกเคมอนทรย บณฑตวทยาลย มหาวทยาลยศลปากร

ผลงานวจยทไดรบตพมพในระดบนานาชาต 1. Wanichacheva, N.*, Setthakarn, K., Prapawattanapol, N., Hanmeng, O., Vannajan, S. L.,

Grudpan, K. Rhodamine B-based “turn-on” fluorescent and colrimetric chemosensors for

highly selective and selective detection of mercury (II) ions. Journal of Luminescence, Vol.

132, pp.35-40, 2012.

2. Wanichacheva, N.*, Setthakarn, K., Siriprumpoonthum, M., Wainiphithapong, C.,

Vannajan, S. L. A novel excimer “ON-OFF” pyrenyacetamide-based fluorescent probe for

selective Cu2+-sensing. Proceeding Pure and Applied Chemistry International Conference (PACCON 2013), pp. 476-479, 2013.

รางวลทเคยไดรบ

พ.ศ. 2549-ปจจบน โครงการพฒนาและสงเสรมผมความสามารถพเศษทางวทยาศาสตรและเทคโนโลย (ทน พสวท.)

พ.ศ. 2553 ทนผชวยสอน (Teaching Assistant) ภาควชาเคม

คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยศลปากร

123

พ.ศ. 2554 Bangkok Bank Young Chemists Award จากงานประชม

วชาการ The 14th Asian Chemical Congress 2011 (14th ACC),

Aug. 5 - 7, 2011, Bangkok, Thailand.

พ.ศ. 2555 ทนวจย Japan Student Services Organization ณ ประเทศญป น พ.ศ. 2555 ทนวจยโครงการพฒนาและสงเสรมผมความสามารถพเศษทางวทยาศาสตร

และเทคโนโลย ณ ประเทศสหรฐอเมรกา

นทร 2555 - silpakorn universityขอขอบคุณภาคว ิชาเคม...

Documents