Достижения в области фармакоэпидемиологии и безопасности лекарственных средств

Абстрактный

Гетеропереходы на основе тонкопленочных материалов на основе металлоорганических материалов с поверхностной поддержкой для триплет-триплет-аннигиляции с повышением частоты

Шаргил Ахмад

Введение:

Очень важно найти новые материалы для технологий преобразования солнечной энергии, которые помогут нам экономить энергию для будущих поколений. Использование идеи триплет-триплетной аннигиляции с повышением частоты (TTA UC) требует умного гибридного материала, преодолевающего необходимое расстояние для плавного и эффективного переноса триплетной энергии (TEnT). Однако процесс TTA UC является одной из лучших методологий сдвига длины волны, в которой два низкоэнергетических фотона (hu1), имеющих высокую длину волны, поглощаются и преобразуются в один высокоэнергетический фотон (hu2) с низкой длиной волны посредством механизма переноса энергии типа Декстера. В нашей предыдущей демонстрации мы сообщили о переносе триплетной энергии между PtOEP (PtOEP = Pt(II) октаэтилпорфин) в качестве сенсибилизатора и Zn-периленом SURMOF в качестве акцептора в растворе ацетонитрила[5] путем создания твердо-жидкого интерфейса и модификации поверхности. Здесь мы предложим новую идею использования интерфейса твердое тело-твердое тело путем создания гетероперехода SURMOF-SURMOF для изучения TTA UC.

TTA UC изучался с использованием различных материалов для улучшения современных требований солнечной энергии. Более того, были предприняты значительные усилия по использованию современных материалов поверхностно-закрепленных металл-органических каркасов (SURMOF) в разделении газов, электронике, восстановлении CO2, расщеплении воды, фотоэлектричестве и совсем недавно в системе TTA-UC из-за ее контролируемой ориентации роста, настраиваемого размера пор и самой высокой кристалличности. Более того, предыдущие исследования показали, что случайная ориентация фотосенсибилизатора, который был растворен в растворе, также может препятствовать передаче триплетной энергии в фотоэлектрохимической ячейке.

Экспериментальные стратегии:

Подготовка субстратов

Подложки из кварцевого стекла/стекла FTO (SOLARONIX, Швейцария) очищались в ацетоне в течение приблизительно десяти минут в ультразвуковой ванне, затем они обрабатывались плазмой в атмосфере O2 в течение приблизительно тридцати минут для создания поверхности с -OH (гидроксильными группами). Эти очищенные подложки немедленно использовались для выращивания SURMOF.

Приготовление Zn-перилена SURMOF

Liquid phase epitaxy technique is used for the preparation of the Zn-Perylene SURMOFs on top of FTO /Quartz Glass substrates. We prepared a concentration zinc acetate ethanolic solution (1 mM). On top of cleaned FTO we sprayed it for 5s. After 30s wait, 3,9 perylene dicarboxylic acid ethanolic solution was sprayed ( concentration:20-40M; spray time: 20 s, waiting time: 30 s). This alternate spray process of Zn-acetate as metal linker and 3,9 perylene dicarboxylic acid as organic linker supported the formation of highly crystalline metal organic framework thin film and more detail can be found somewhere in the literature.

Preparation of Zn-porphyrin SURMOF and Its Heterojunction

SURMOF of Zn (II) metalloporphyrin were fabricated using well established highly throughput automated spray system Briefly, a concentration of 20 mM Zn(II)metalloporphyrins in ethanol (spray time: 25s, waiting time: 35s) and a concentration of 1 mM zinc acetate in ethanol (spray time: 15 s, waiting time: 35 s) were one by one sprayed onto the FTO / Quartz Glass substrates in a layer-by-layer fashion using N2 as a carrier gas (0.2 mbar). In between, pure ethanol was used for rinsing to get rid of the unreacted species from the surface (rinsing time: 5 s). The thickness of the sample was controlled by the number of deposition cycles. Moreover, the SURMOF-SURMOF heterojunction was formed by firstly growing the 20 cycles of Zn-perylene SURMOF and on top of it 20 more cycles of Zn (II) metalloporphyrin SURMOF was added to make heterojunctions. Moreover, the formation of heterojunction which is described in the literature.

Triplet-triplet annihilation upconversion (TTA UC) setup

First of all, 40 mg/ml PMMA (poly methyl (methacrylate) was prepared in the acetonitrile solution. Then as prepared MOF thin film material consisting of  FTO/Quartz Glass-Zn-perylene SURMOF+Zn-porphyrin SURMOF were immersed into the well mixed acetonitrile solution of PMMA which was degassed with N2 for half an hour. The heterostructure was characterized for triplet triplet annihilation upconversion using laser light source.

Results and Discussions

Сравнительный анализ ультрафиолетово-видимого (УФ-видимого) спектра Zn-перилена SURMOF, Zn-порфизина SURMOF и гетероперехода Zn-перилен-Zn-порфирин показан на рисунке 3. УФ-видимый спектр Zn-перилена SURMOF в отдельности находится в диапазоне от 358 нм до 470 нм (коричневого цвета), который также сравнивается с раствором свободных перилендикарбоновых кислот[11], что указывает на синий сдвиг в образце тонкой пленки MOF. УФ-видимый спектр Zn-порфирина показывает полосу Соррета при 440 нм и две полосы Q между 530 нм и 614 нм. Молекула тетрафенилпофирина Zn (II) показывает две полосы Q, которые отличаются от свободного основания порфирина, генерирующего четыре полосы Q, поскольку координация иона Zn+2 с молекулой порфирина изменяет симметрию первой молекулы. Объединенное УФ-видимое излучение гетероструктуры Zn-перилен SURMOF и Zn-порфирин SURMOF перекрывается со всеми полосами обеих тонких пленок MOF, показанных на рисунке 3 (красный). Объединение всех полос в гетероструктуре SURMOF очень важно для эффективного поглощения зеленого света и его преобразования в синий свет.

Заключение и значение: интеллектуальные и гибридные материалы на основе тонкой пленки MOF могут быть использованы для улучшенного преобразования энергии триплет-триплет-аннигиляция-апконверсия. Изученный гибридный материал может быть использован для будущих устройств преобразования энергии. Точка зрения заключается в том, что прототип сенсибилизированного красителем устройства солнечной батареи может быть изготовлен с использованием высококристаллической тонкой пленки MOF. Более того, было продемонстрировано, что фототок может быть значительно усилен за счет преодоления большего расстояния, что в конечном итоге может преодолеть предел Шокли-Квайссера.