optikai spektroszkÓpia 2012 1.1. festékpróbák az anyagtudományban (km), szept. 25
DESCRIPTION
OPTIKAI SPEKTROSZKÓPIA 2012 1.1. Festékpróbák az anyagtudományban (KM), szept. 25. 1.2. Nem-lineáris lézerspektroszkópia (KT) 1. 3. Fotodinamikus terápia (VT) 1.4. Cirkuláris dikroizmus spektroszkópia (KM) 1. 5. Fotokróm anyagok (BP). ALAPISMERETEK (vizsgára, doktori szigorlatra átismételni). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1
OPTIKAI SPEKTROSZKÓPIA 2012
1.1. Festékpróbák az anyagtudományban (KM), szept. 25.
1.2. Nem-lineáris lézerspektroszkópia (KT)
1. 3. Fotodinamikus terápia (VT)
1.4. Cirkuláris dikroizmus spektroszkópia (KM)
1. 5. Fotokróm anyagok (BP)
2
ALAPISMERETEK(vizsgára, doktori szigorlatra átismételni)
Kémiai anyagszerkezettan
V. OPTIKAI SPEKTROSZKÓPIA (Optsp05)
VI. A MOLEKULÁK FORGÓMOZGÁSA (Forgo05)
VII. A MOLEKULÁK REZGŐMOZGÁSA (Rezgo05)
VIII. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE (Molel05)
X. LÉZEREK, LÉZERSPEKTROSZKÓPIAI MÓDSZEREK (Lezer05)
3
Festékpróbák
Abszorbeáló próbák Fluoreszkáló próbák
4
Reichardt’s dye
N Ph
Ph
Ph
PhPh
O
+
_
5
N Ph
Ph
Ph
PhPh
O
+
_O
Ph Ph
Ph
Ph
PhN
.
.h
Reichardt’s dye
„charge transfer” festék
C. REICHARDT, Chem. Rev. 94, 2319-2358 (1994)
6
A Reichardt-festék abszorpciós színképe 90 %-os (m/m) glicerin-víz elegyben (GW), ionos folyadékban (IL), acetonitrilben (ACN) és diklórmetánban (DCM).
K.A. Fletcher, Green Chem. 3, 210-215 (2001)
7
S0
= 810 nm
Ph-O-Ph
= 453 nm
H2O
S1
Oldószer polaritás
8
skála
Az oldószer polaritását jellemzi.
NTE
TMSEvízE
TMSEoldószerEE
TT
TTNT
9
Szolvatokromizmus: a szín függ az oldószertől
Termokromizmus: A szín függ a hőmérséklettől
Etanolban + 78 C max = 568 nm
- 78 C max = 513 nm
Piezokromizmus: A szín függ a nyomástól
Etanolban 1 bar max = 547 nm
10 kbar max = 520 nm
10
A fluoreszcencia-mérés előnyei az abszorpcióméréssel szemben
1. Nem kell átlátszó minta
2. Nagyobb érzékenység
3. Háromszoros szelektivitás
- gerjesztési hullámhossz szerint
- emissziós hullámhossz szerint
- lecsengési idő szerint
Hátrány: a vegyületeknek csak kis hányada fluoreszkál
11
Fluoreszcens festékpróbák
J. R. LAKOWICZ, Principles of Fluorescence Spectroscopy, 2nd Edition, Kluwer Academic, London, 1999
Vázlat
12
Műszerekstacionárius spektrofluoriméteridőkorrelált egyfoton-számlálás
Statikus kioltás dinamikus kioltás oldószer polaritás / hőmérséklet / viszkozitás hatása
Lippert-egyenlet vibrációs relaxáció oldószer relaxáció kettős fluoreszcencia feherjék fluoreszcenciája / triptofán FRETrotációs diffúzió (orientációs relaxáció)
13
Spektrofluoriméterek
-stacionárius- időfelbontásos (F mérése, időkorrelált egyfoton-számlálás)
14
Stacionárius
15
Időkorrelált
egyfoton-számlálás
16
Fluoreszcencia lecsengési görbe
17
Statikus kioltás
18
Oxazin1 + receptor
19
20
21
QKI
I
QKF
F
QQF
F
QF
FFK
QFFF
QF
QFK
QFQF
F
F
1
1
1
0
0
00
0
22
Dinamikus kioltás
23
Lakowicz, p. 461
24
Lakowicz, p. 461
25
M + h
M + h
M +
M + Q
M*
26
A dezaktiválódás sebessége és fluoreszcencia-hatásfoka
Kioltó nélkül
MkMkdt
Mdnrf
Kioltóval
QMkMkMkdt
Mdqnrf
nrf
f
nrf
f0 kk
k
MkMk
MkΦ
Qkkk
k
QMkMkMk
MkΦ
qnrf
f
qnrf
f
27
Qkk
k1
kk
Qkkk
Φ
Φ
nrf
q
nrf
qnrf0
Qkk
k1
I
I
nrf
q
F
F0
Stern-Volmer egyenlet
28
Oldószer polaritása és hőmérséklete
29
S0
S1
Oldószer polaritás
30
Polaritás hatása: Lippert-egyenlet
+
_
- - - -
+ + + +2a
G v. E
31
Lippert-egyenlet
VR2
GE2
2
3FA E1n2
1n
12
1
a
2hh
+
_
- - - -
+ + + +2a
G v. E
32
Naftilamin-származékok Stokes eltolódása
Lakowicz, p. 191
33
S0
S1
vibrációs relaxáció
10-12 s
oldószer relaxáció
oldószer relaxáció
10-10 s
abszorpció10-15 s
emisszió10-9 s
Hőmérséklet hatása: folyamatok Jablonski-diagramon
34
Patman
CCH3(CH2)14
O
CH3
CH2 CH2N(CH3)3+
A Prodan lipofilizált + ionos változata
35
400 500
IF
[nm]Lakowicz, p. 199
-Oldószer relaxáció sebessége kisebb, ha csökken a hőm.- a sáv -30C-on a legszélesebb: kettős fluoreszc.
36
Kettős fluoreszcencia
DMANCN fl. Színképe etilénglikolban
Lakowicz, p. 201
37
CH2 CH
NH2
COOH
*
*
COOH
NH2
CHCH2HO
*
COOH
NH2
CHCH2
NH
Fluoreszkáló aminosavak
fenil-alanin
tirozin
triptofán
38
Triptofán abszorpciós és emissziós spektruma
(víz, pH 7)
Lakowicz, p. 446
39
Lakowicz p. 453
A triptofán környezetének hatása fehérjék fluoreszcencia spektrumára
1) Apoazurin Pfl
2) T1 ribonuklease
3) staphillococcus nuclease
4) glucagon
40
Rezonancia energia-átadás
(Förster resonance energy transfer = FRET)
Távolságmérés fluoreszcenciával!
Mikroszkóppal a hullámhossztól függő, UV-fénnyel ~ 200 nm-es felbontás érhető el
FRET: 2-10 nm-es távolságok érzékelhetők
41
Donor festék – akceptor festék, D fluoreszc. tartománya átfed A absz. tartományával.
42
Ha D és A távolsága kicsi, FRET,
D-t gerjesztve az A fluoreszkál
A hatás 1/r6-nal arányos
43
Példa: DNS –foszfolipid kölcsönhatás vizsgálata
C. Madeira, Biophys. J. 85, 3106 (2003)
44
Akceptor
Donor: EtBr
(etidium bromid)
N
C2H5
NH2H2N
+
Br-
45
EtBr abszorpció
BODIPY fluoreszcencia
46
Fehérjék konformáció-változását lehet FRET-tel követni
47
Festékmolekula orientációs relaxációja
dehdor τττ
+
_
- - - -
+ + + +2a
G v. E
48
Hidrodinamikai súrlódás járuléka
0M
hd τkT
ηVfCτ
Stokes-Einstein-Debye egyenlet
49
Dielektromos súrlódás járuléka
D23
2
de τ12ε
1ε
kTaτ
50
Níluskék festék fluoreszcenciája ioncserélő gyantán
Habuchi et al., (Sapporo), Anal. Chem. 73, 366-372 (2001)
Gyanta: sztirol - divinilbenzol kopolimer
Keresztkötések gyakorisága () 8 % divinilbenzol
Ioncserélő csoport: Na-szulfonát
51
Níluskék festék fluoreszcenciája ioncserélő gyantán
A
[cm-1]
F
[cm-1]
A- F
[cm-1]
S1
[ps]
or
[ps]víz 15 699 14 970 729 380 110gyanta 15 211 14 925 286 2340 >10 000