Фотоника флуороновых красителей в гомогенных и гетерогенных биополимерных средах

• Автор: Слюсарева, Евгения Алексеевна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 224 с. : 6 ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений и сокращений

Введение
Глава 1. Влияние галогензамещения на структуру и электронные спектры дианионов флуороновых красителей

1.1. Обзор литературы

1.1.1. История открытия и химическое строение флуороновых красителей

1.1.2. Спектральные свойства флуороновых красителей в жидких растворах

1.1.3. Информативность квантово-химических расчетов

1.2. Материалы и методы

1.2.1. Материалы

1.2.2. Экспериментальные методы

1.2.3. Методы квантово-химических расчетов
1.3. Экспериментальные исследования жидких растворов флуороновых красителей
1.3.1. Спектры поглощения и флуоресценции
1.3.2. Флуоресцентное время жизни
1.3.3. Степень поляризации флуоресценции
1.4. Квантово-химические расчеты
1.4.1. Конформацияфлуоронов в основном и возбужденном состояниях
1.4.2. Дипольные моменты, вероятности переходов и электронные спектры флуороновых красителей
1.5. Сравнение результатов эксперимента и квантово-химических расчетов
1.6. Выводы к первой главе
Глава 2. Спектральные и фотофизические свойства флуороновых красителей в биополимерных пленках
2.1. Обзор литературы
2.1.1. Общая схема фотофизических процессов в многоатомной молекуле
2.1.2. Безызлучательные переходы
2.1.3. Излучательные переходы
2.1.4. Структура и оптические свойства биополимеров: желатина, хитозан, крахмал
2.1.5. Применение флуороновых красителей для исследования биомолекул
2.2. Материалы и спектральные методы
2.3. Экспериментальные результаты

2.3.1. Поглощение и флуоресценция
2.3.2. Фосфоресценция и замедленная флуоресценция
2.4. Обсуждение результатов оптико-спектральных измерений
2.4.1. Протолитическая изменчивость флуороновых красителей
2.4.2. Роль спин-орбитального взаимодействия
2.4.3. Влияние растворителя
2.4.4. Концентрационные эффекты
2.5. Выводы ко второй главе
Глава 3. Моделирование кинетики лазероиндуцнрованного обесцвечивания красителя в водородосодержащей матрице
3.1. Обзор литературы
3.1.1. Кинетические исследования фотохимической реакции
3.1.2. Методы моделирования кинетики населенностей красителей в поле лазерного излучения
3.2. Моделирование кинетики фотообесцвечивания флуороновых красителей
3.3. Влияние различных эффектов на кинетику фотохимической реакции
3.3.1. Поляризация лазерного излучения
3.3.2. Модовый состав излучения
3.3.3. Перепоглощение собственной флуоресценции
3.4. Выводы к третьей главе
Глава 4. Экспериментальное исследование кинетики фотохимической реакции в
полимерных пленках флуороновых красителей
4.1. Обзор литературы
4.1.1. Фотохимия флуороновых красителей
4.1.2. Экспериментальное исследование фотохимических реакций в твердых
растворах красителей
4.2. Материалы и методы
4.2.1. Реактивы
4.2.2. Экспериментальная установка для лазерного фотолиза
4.2.3. Приборы для спектральных измерений
4.3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
4.3.1. Кинетика фотохимической реакции
4.3.2. Обсуждение механизма фотообесцвечивания
4.4. Выводы к четвертой главе
Глава 5. Научно-практические приложения фотохимии флуороновых красителей в
биополимерных пленках

5.1. Обзор литературы
5.1.1. Безызлучательиый перенос энергии электронного возбуждения и методы его исследования
5.1.2. Регистрирующие системы для голографической записи информации
5.2. Результаты исследования кинетики фотохимической реакции в сенсибилизированных красителем полимерных пленках с учетом переноса энергии
5.2.1. Материалы и экспериментальные методы
5.2.2. Спектры поглощения биополимерных пленок с донорно-акцепторной парой красителей
5.2.3. Спектры люминесценции биополимерных пленок с донорно-акцепторной парой красителей
5.2.4. Хроноскопические исследования биополимерных пленок с донорно-акцепторной парой красителей
5.2.5. Кинетика фотохимической реакции в биополимерных пленках с донорно-акцепторной парой красителей
5.2.6. Анализ результатов исследования безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения
5.3. Флуороновые красители в биополимере как регистрирующая среда
5.3.1. Теоретические предпосылки измерения распределения интенсивности и степени пространственной когерентности в пленках флуороновых красителей

5.3.2. Материалы и экспериментальные методы
5.3.3. Измерение интенсивности и степени пространственной когерентности в пленках флуороновых красителей фотохимическим методом
5.3.4. Сравнение традиционных регистрирующих сред и сред на основе флуороновых красителей
5.4. Выводы к пятой главе
Глава 6. Адсорбция флуороновых красителей па хитозане и частицах полиэлектролитных комплексов на основе хитозана
6.1. Обзор литературы
6.1.1. Хитозан и его свойства
6.1.2. Формирование частиц на основе хитозана, их свойства и применение
6.1.3. Методы исследования адсорбции
6.1.4. Спектральные методы исследования связывания красителей с биомолекулами
6.1.5. Механизмы межмолекулярных взаимодействий
6.2. Материалы и методы
Аул (см'1)
930±78
940±72
738±70
719±101
562+123
Для более детального анализа ионных превращений флуороновых красителей были исследованы спектры флуороновых красителей в водешх растворах в широком интервале pH. Характер изменения спектров поглощения флуороновых красителей при вариации pH (рис. 1.9) хорошо согласуется с опубликованными данными. В основном растворителе у флуоресцеина (рис. 1.9 а) формируется дианионная форма с максимумом на длине волны 490 нм и перегибом около 475 нм. При уменьшении pH среды доля дианинов уменьшается за счет увеличения доли других протолитических форм — анионной (с двумя максимумами вблизи 474 и 453 нм), нейтральной в виде трех таутомеров (цвиттерион - 22%, хиноид - 11%, лактон - 67% [69]) и катионной (с максимумами 437 нм). Известно [70,75], что анион флуоресцеина существует в основном в виде аниона I (рис. 1.2).
о, 10'1асм2 pH:
3,2 (а) А 11
7,24 6
2,4 5,75 5
1,6 4
/'л.-/'"' 1 3
0,6 // А/" ~ ,
1
0.0

а, 10 ш

390 -МО 490 Длина волны, нм

Длина волны,нм
Длина волны,нм
Рис. 1.9. Сечения поглощения а флуороновых красителей в водных растворах с различным значением pH: а - флуоресцеин, б - эозин У; в -эритрозин В.
Дианионные формы эозина У и эритрозина В также имею интенсивную полосу поглощения с максимумами на длинах волн 517 нм для эозина У и 526 нм для эритрозина В (рис. 1.9. б, в). Характер изменения спектров эозина У и эритрозина В с уменьшением pH во многом сходен: по мере уменьшения pH уменьшается амплитуда спектра, происходит его батохромный сдвиг. Это связано с увеличением доли анионов, спектр которых смещен в красную область и имеет меньшую амплитуду по сравнению с дианионной формой. Известно, что более 80% анионов эозина существуют в форме аниона II (рис. 1.2) [69].