Determinación del rendimiento cuántico de fotoisomerización de un interruptor de fotos de hidrazona

El rendimiento cuántico de fotoisomerización es una propiedad fotofísica fundamental que debe determinarse con precisión en la investigación de los fotointerruptores recientemente desarrollados. Aquí, describimos un conjunto de procedimientos para medir el rendimiento cuántico de fotoisomerización de una hidrazona fotocromática como un modelo de fotointerruptor biestable.

Las moléculas orgánicas fotoconmutantes que se someten a transformaciones estructurales impulsadas por la luz son componentes clave para construir sistemas moleculares adaptativos, y se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. En la mayoría de los estudios que emplean fotointerruptores, varias propiedades fotofísicas importantes, como las longitudes de onda máximas de absorción y emisión, el coeficiente de atenuación molar, la vida útil de la fluorescencia y el rendimiento cuántico de fotoisomerización, se determinan cuidadosamente para investigar sus estados electrónicos y procesos de transición. Sin embargo, la medición del rendimiento cuántico de fotoisomerización, la eficiencia de la fotoisomerización con respecto a los fotones absorbidos, en un entorno de laboratorio típico es a menudo complicada y propensa a errores porque requiere la implementación de mediciones y cálculos espectroscópicos rigurosos basados en un método de integración apropiado. Este artículo presenta un conjunto de procedimientos para medir el rendimiento cuántico de fotoisomerización de un fotointerruptor biestable utilizando una hidrazona fotocromática. Anticipamos que este artículo será una guía útil para la investigación de los fotointerruptores biestables que se están desarrollando cada vez más.

Las moléculas orgánicas fotocrómicas han atraído una atención considerable en una amplia gama de disciplinas científicas, ya que la luz es un estímulo único que puede alejar a un sistema de su equilibrio termodinámico de forma no invasiva¹. La irradiación de luz con energías apropiadas permite la modulación estructural de fotointerruptores con alta precisión espaciotemporal ^2,3,4. Gracias a estas ventajas, se han desarrollado y utilizado varios tipos de fotointerruptores basados en la isomerización configuracional de los dobles enlaces (por ejemplo, es....

1. Adquisición del espectro de RMN ^{de 1}H en estado fotoestacionario (PSS)

1. En un tubo de RMN de cuarzo natural que contenga 4,2 mg (0,01 mmol) de interruptor de hidrazona 1, agregue 1,0 ml de dimetilsulfóxido deuterado (DMSO-d ₆). Transfiera la mitad de la solución a otro tubo de RMN.
2. Coloque uno de los tubos de RMN 1 cm delante de una lámpara de arco de xenón equipada con un filtro de paso de banda de 436 nm. Comience la irradiació.......

Tras la irradiación de 1 en un tubo de RMN con luz de 436 nm (Z:E = 54:46 en el estado inicial), la proporción de 1-E aumenta debido a la isomerización dominante de Z a E del enlace hidrazona C=N (Figura 1). La relación isomérica se puede obtener fácilmente a partir de las intensidades de señal relativas de distintos isómeros en el espectro de RMN ^{de 1}H (Figura 2). Después .......

Se han desarrollado varias estrategias para ajustar las propiedades espectrales y de conmutación de los fotointerruptores, y el registro de fotointerruptores se está expandiendo rápidamente²⁸. Por lo tanto, es crucial determinar correctamente sus propiedades fotofísicas, y anticipamos que los métodos resumidos en este artículo serán una guía útil para los experimentadores. Siempre que la tasa de relajación térmica sea muy lenta a temperatura ambiente, la medición de las composiciones d.......

Este trabajo fue apoyado por las Becas de Investigación de la Universidad de Chung-Ang en 2019 y la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF-2020R1C1C1011134).