Новий флуоресцентний зонд на основi флуорену з ефективним двофотонним поглинанням

Автор(и)

  • M. V. Bondar Institute of Physics
  • O. V. Przhonska Institute of Physics
  • O. D. Kachkovsky Insitute of Organic Chemistry
  • A. Frazer Department of Chemistry, University of Central Florida
  • A. R. Morales Department of Chemistry, University of Central Florida
  • K. D. Belfield Department of Chemistry, University of Central Florida

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe58.08.0748

Ключові слова:

two-photon absorption, fluorene, Z-scan method

Анотація

В роботi описано синтез та дослiджено лiнiйнi i нелiнiйно-оптичнi властивостi нової флуоренової молекули 3,30-(пiридин-2,6-дiiл)бiс(1-(7-(дифенiламiно)-9,9-дигексил-9H-флуорен-2-iл)пропан-1,3-дiон) (1). Було отримано та проаналiзовано стацiонарнi спектри поглинання, флуоресценцiї та анiзотропiї збудження нового флуорену 1 в органiчних розчинниках iз рiзною полярнiстю при кiмнатнiй температурi у зв’язку з можливiстю його потенцiйного застосування у технологiях флуоресцентної вiзуалiзацiї бiологiчних зображень. Аналiз лiнiйних фотофiзичних властивостей 1 розкрив складну природу основної довгохвильової смуги поглинання та показав наявнiсть сильного сольватохромного ефекту у стацiонарних спектрах флуоресценцiї. Виродженi спектри двофотонного поглинання (ДФП) нового флуорену 1 були отриманi у широкому спектральному iнтервалi (570–970 нм) методом “Z-scan” з вiдкритою апертурою при 1 кГц фемтосекундному збудженнi та отримано ефективнi перерiзи ДФП у межах 100–130 GM. Природа смуг лiнiйного поглинання молекули 1 та особливостi ї ї ДФП процесiв були проаналiзованi на основi квантово-хiмiчних розрахункiв методами програмного пакета “Gaussian-09”.

Посилання

<ol>

<li> Z.S. An, S.A. Odom, R.F. Kelley, C. Huang, X. Zhang, S. Barlow, L.A. Padilha, J. Fu, S. Webster, D.J. Hagan, E.W. Van Stryland, S.M.R. Wasielewski, and S.R. Marder, J. Phys. Chem. A 113, 5585 (2009).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/jp900152r">https://doi.org/10.1021/jp900152r</a>
</li>
<li> M. Rumi, S.J.K. Pond, T. Meyer-Friedrichsen, Q. Zhang, M. Bishop, Y. Zhang, S. Barlow, S.R. Marder, and J.W. Perry, J. Phys. Chem. C 112, 8061 (2008).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/jp710682z">https://doi.org/10.1021/jp710682z</a>
</li>
<li> S.A. Odom, S. Webster, L.A. Padilha, D. Peceli, H. Hu, G. Nootz, S.J. Chung, S. Ohira, J.D. Matichak, O.V. Przhonska, A.D. Kachkovski, S. Barlow, J.L. Bredas, H.L. Anderson, D.J. Hagan, E.W. Van Stryland, and S.R. Marder, J. Am. Chem. Soc. 131, 7510 (2009).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/ja901244e">https://doi.org/10.1021/ja901244e</a>
</li>
<li> M. Balu, L.A. Padilha, D.J. Hagan, E.W. Van Stryland, S. Yao, K. Belfield, S.J. Zheng, S. Barlow, and S. Marder, J. Opt. Soc. Am. B 25, 159 (2008).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1364/JOSAB.25.000159">https://doi.org/10.1364/JOSAB.25.000159</a>
</li>
<li> Q.D. Zheng, G.S. He, and P.N. Prasad, Chem. Phys. Lett. 475, 250 (2009).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1016/j.cplett.2009.05.040">https://doi.org/10.1016/j.cplett.2009.05.040</a>
</li>
<li> K.D. Belfield and K.J. Schafer, Chem. Mater. 14, 3656 (2002).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/cm010799t">https://doi.org/10.1021/cm010799t</a>
</li>
<li> C.C. Corredor, Z.L. Huang, K.D. Belfield, A.R. Morales, and M.V. Bondar, Chem. Mater. 19, 5165 (2007).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/cm071336b">https://doi.org/10.1021/cm071336b</a>
</li>
<li> K.J. Schafer, J.M. Hales, M. Balu, K.D. Belfield, E.W. Van Stryland, and D.J. Hagan, J. Photoch. Photobio. A 162, 497 (2004).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1016/S1010-6030(03)00394-0">https://doi.org/10.1016/S1010-6030(03)00394-0</a>
</li>
<li> K.D. Belfield, M.V. Bondar, F.E. Hernandez, and O.V. Przhonska, J. Phys. Chem. C 112, 5618 (2008).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/jp711950z">https://doi.org/10.1021/jp711950z</a>
</li>
<li> P.L. Wu, X.J. Feng, H.L. Tam, M.S. Wong, and K.W. Cheah, J. Am. Chem. Soc. 131, 886 (2009).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/ja806703v">https://doi.org/10.1021/ja806703v</a>
</li>
<li> M. Velusamy, J.-Y. Shen, J.T. Lin, Y.-C. Lin, C.-C. Hsieh, C.-H. Lai, C.-W. Lai, M.-L. Ho, Y.-C. Chen, P.-T. Chou and J.-K. Hsiao, Adv. Funct. Mater. 19, 2388 (2009).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1002/adfm.200900125">https://doi.org/10.1002/adfm.200900125</a>
</li>
<li> S.J. Andrasik, K.D. Belfield, M.V. Bondar, F.E. Hernandez, A.R. Morales, O.V. Przhonska, and S. Yao, Chem. Phys. Chem. 8, 399 (2007).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1002/cphc.200600568">https://doi.org/10.1002/cphc.200600568</a>
</li>
<li> A. Hayek, F. Bolze, J.F. Nicoud, P.L. Baldeck, and Y. Mely, Photochem. Photobio. Sci. 5, 102 (2006).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1039/B509843B">https://doi.org/10.1039/B509843B</a>
</li>
<li> A.R. Morales, K.J. Schafer-Hales, A.I. Marcus, and K.D. Belfield, Bioconj. Chem. 19, 2559 (2008).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/bc800415t">https://doi.org/10.1021/bc800415t</a>
</li>
<li> K.J. Schafer-Hales, K.D. Belfield, S. Yao, P.K. Frederiksen, J.M. Hales, and P.E. Kolattukudy, J. Biomed. Opt. 10, 051402/1 (2005).
</li>
<li> K. Konig, J. Microsc. 200, 83 (2000).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1046/j.1365-2818.2000.00738.x">https://doi.org/10.1046/j.1365-2818.2000.00738.x</a>
</li>
<li> R.M. Williams, W.R. Zipfel, and W.W. Webb, Curr. Opin. Chem. Biol. 5, 603 (2001).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1016/S1367-5931(00)00241-6">https://doi.org/10.1016/S1367-5931(00)00241-6</a>
</li>
<li> D.W. Piston, Trends Cell Biol. 9, 66 (1999).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1016/S0962-8924(98)01432-9">https://doi.org/10.1016/S0962-8924(98)01432-9</a>
</li>
<li> T.R. Krishna, M. Parent, M.H. Werts, L. Moreaux, S. Gmouh, S. Charpak, A.-M. Caminade, J.-P. Majoral, and M. Blanchard-Desce, Angew. Chem. Int. Ed. 45, 4645 (2006).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1002/anie.200601246">https://doi.org/10.1002/anie.200601246</a>
</li>
<li> C. Xu and W.W. Webb, J. Opt. Soc. Am. B 13, 481(1996).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1364/JOSAB.13.000481">https://doi.org/10.1364/JOSAB.13.000481</a>
</li>
<li> P. Kaatz and D.P. Shelton, J. Opt. Soc. Am. B 16, 998 (1999).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1364/JOSAB.16.000998">https://doi.org/10.1364/JOSAB.16.000998</a>
</li>
<li> W.J. Yang, M.S. Seo, X.Q. Wang, S.J. Jeon, and B.R. Cho, J. Fluoresc. 18, 403 (2008).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1007/s10895-007-0280-3">https://doi.org/10.1007/s10895-007-0280-3</a>
</li>
<li> K.D. Belfield, M.V. Bondar, O.V. Przhonska, K.J. Schafer, and W. Mourad, J. Lumin. 97, 141 (2002).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1016/S0022-2313(02)00216-8">https://doi.org/10.1016/S0022-2313(02)00216-8</a>
</li>
<li> K.D. Belfield, M.V. Bondar, O.V. Przhonska, and K.J. Schafer, J. Fluoresc. 12, 449 (2002).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1023/A:1021322228428">https://doi.org/10.1023/A:1021322228428</a>
</li>
<li> C.C. Corredor, K.D. Belfield, M.V. Bondar, O.V. Przhonska, and S. Yao, J. Photoch. Photobio. A 184, 105 (2006).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2006.03.036">https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2006.03.036</a>
</li>
<li> X. Wang, S. Yao, H.-Y. Ahn, Y. Zhang, M.V. Bondar, J.A. Torres, and K.D. Belfield, Biomed. Opt. Express 1, 453 (2010).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1364/BOE.1.000453">https://doi.org/10.1364/BOE.1.000453</a>
</li>
<li> X. Wang, D.M. Nguyen, C.O. Yanez, L. Rodriguez, H.-Y. Ahn, M.V. Bondar, and K.D. Belfield, J. Am. Chem. Soc. 132, 12237 (2010).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/ja1057423">https://doi.org/10.1021/ja1057423</a>
</li>
<li> C.D. Andrade, C.O. Yanez, M.A. Qaddoura, X. Wang, C.L. Arnett, S.A. Coombs, R. Bassiouni, M.V. Bondar, and K.D. Belfield, J. Fluoresc. 21, 1223 (2011).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1007/s10895-010-0801-3">https://doi.org/10.1007/s10895-010-0801-3</a>
</li>
<li> K.D. Belfield, A.R. Morales, B.S. Kang, J.M. Hales, D.J. Hagan, E.W. Van Stryland, V.M. Chapela, and J. Percino, Chem. Mater. 16, 4634 (2004).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/cm049872g">https://doi.org/10.1021/cm049872g</a>
</li>
<li> K.D. Belfield, A.R. Morales, J.M. Hales, D.J. Hagan, E.W. Van Stryland, V.M. Chapela, and J. Percino, Chem. Mater. 16, 2267 (2004).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/cm035253g">https://doi.org/10.1021/cm035253g</a>
</li>
<li> J.P. Moreno and M.G. Kuzyk, J. Chem. Phys. 123, 194101/1 (2005).
</li>
<li> M.G. Kuzyk, J. Chem. Phys. 125, 154108/1 (2006).
</li>
<li> O.S. Finikova, T. Troxler, A. Senes, W.F. DeGrado, R.M. Hochstrasser, and S.A. Vinogradov, J. Phys. Chem. A 111, 6977 (2007).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/jp071586f">https://doi.org/10.1021/jp071586f</a>
</li>
<li> P.A. Padmawar, J.E. Rogers, G.S. He, L.Y. Chiang, L.S. Tan, T. Canteenwala, Q.D. Zheng, J.E. Slagle, D.G. McLean, P.A. Fleitz, and P.N. Prasad, Chem. Mater. 18, 4065 (2006).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/cm060718z">https://doi.org/10.1021/cm060718z</a>
</li>
<li> M. Sheik-Bahae, A.A. Said, T.H. Wei, D.J. Hagan, and E.W. Van Stryland, IEEE J. Quantum Elect. 26, 760 (1990).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1109/3.53394">https://doi.org/10.1109/3.53394</a>
</li>
<li> M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G.A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H.P. Hratchian, A.F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J.L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J.J.A. Montgomery, J.E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J.J. Heyd, E. Brothers, K.N. Kudin, V.N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J.C. Burant, S.S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, N.J. Millam, M. Klene, J.E. Knox, J.B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R.E. Stratmann, O. Yazyev, A.J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J.W. Ochterski, R.L. Martin, K. Morokuma, V.G. Zakrzewski, G.A. Voth, P. Salvador, J.J. Dannenberg, S. Dapprich, A.D. Daniels, Ц. Farkas, J.B. Foresman, J.V. Ortiz, J. Cioslowski, and D.J. Fox, Gaussian (Wallingford, CT, 2009).
</li>
<li> A. Picot, C. Feuvrie, C. Barsu, F. Malvolti, B. Le Guennic, H. Le Bozec, C. Andraud, L. Toupet, and O. Maury, Tetrahedron 64, 399 (2008).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1016/j.tet.2007.10.064">https://doi.org/10.1016/j.tet.2007.10.064</a>
</li>
<li> J.R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy (Springer, New York, 2006).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1007/978-0-387-46312-4">https://doi.org/10.1007/978-0-387-46312-4</a>
</li>
<li> G. Luchita, M.V. Bondar, S. Yao, I.A. Mikhailov, C.O. Yanez, O.V. Przhonska, A.E. Masunov, and K.D. Belfield, Appl. Mater. Interf. 3, 3559 (2011).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/am200783c">https://doi.org/10.1021/am200783c</a>
</li>
<li> L.A. Padilha, S. Webster, O.V. Przhonska, H.H. Hu, D. Peceli, J.L. Rosch, M.V. Bondar, A.O. Gerasov, Y.P. Kovtun, M.P. Shandura, A.D. Kachkovski, D.J. Hagan, and E.W. Van Stryland, J. Mater. Chem. 19, 7503 (2009).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1039/b907344b">https://doi.org/10.1039/b907344b</a>
</li>
<li> J. Fu, L.A. Padilha, D.J. Hagan, E.W. Van Stryland, O.V. Przhonska, M.V. Bondar, Y.L. Slominsky, and A.D. Kachkovski, J. Opt. Soc. Am. B 24, 67 (2007).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1364/JOSAB.24.000067">https://doi.org/10.1364/JOSAB.24.000067</a>
</li>
<li> B.J. Orr and J.F. Ward, Mol. Phys. 20, 513 (1971).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1080/00268977100100481">https://doi.org/10.1080/00268977100100481</a>
</li>
<li> K. Ohta, L. Antonov, S. Yamada, and K. Kamada, J. Chem. Phys. 127, (2007).
</li>
<li> A.S. Tatikolov, Z.A. Krasnaya, L.A. Shvedova, and V.A. Kuzmin, Int. J. Photoenergy 2, 23 (2000).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1155/S1110662X00000040">https://doi.org/10.1155/S1110662X00000040</a>
</li>
<li> J.B. Birks and D.J. Dyson, Proc. R. Soc. Lond. A 275, 135 (1963).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1098/rspa.1963.0159">https://doi.org/10.1098/rspa.1963.0159</a>
</li>
<li> K.D. Belfield, M.V. Bondar, J.M. Hales, A.R. Morales, O.V. Przhonska, and K.J. Schafer, J. Fluoresc. 15, 3 (2005).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1007/s10895-005-0207-9">https://doi.org/10.1007/s10895-005-0207-9</a>
</li>
<li> K.D. Belfield, M.V. Bondar, F.E. Hernandez, A.R. Morales, O.V. Przhonska, and K.J. Schafer, Appl. Optics 43, 6339 (2004).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1364/AO.43.006339">https://doi.org/10.1364/AO.43.006339</a>
</li>
<li> K.D. Belfield, M.V. Bondar, F.E. Hernandezt, O.V. Przhonska, and S. Yao, J. Phys. Chem. B 111, 12723 (2007).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1021/jp074456f">https://doi.org/10.1021/jp074456f</a>
</li>
<li> K. Kamada, K. Ohta, Y. Iwase, and K. Kondo, Chem. Phys. Lett. 372, 386 (2003).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1016/S0009-2614(03)00413-5">https://doi.org/10.1016/S0009-2614(03)00413-5</a>
</li>
<li> O.K. Nag, C.S. Lim, B.L. Nguyen, B. Kim, J. Jang, J.H. Han, B.R. Cho, and H.Y. Woo, J. Mater. Chem. 22, 1977 (2012).
&nbsp;<a href="https://doi.org/10.1039/C1JM14693A">https://doi.org/10.1039/C1JM14693A</a>
</li>
<li> V.L. Anderson and W.W. Webb, BMC Biotechnol. 11:125, 1 (2011).
</li>

</ol>
UJP 2013 V58 #8

Downloads

Опубліковано

2018-10-10

Як цитувати

Bondar, M. V., Przhonska, O. V., Kachkovsky, O. D., Frazer, A., Morales, A. R., & Belfield, K. D. (2018). Новий флуоресцентний зонд на основi флуорену з ефективним двофотонним поглинанням. Український фізичний журнал, 58(8), 748. https://doi.org/10.15407/ujpe58.08.0748

Номер

Том 58 № 8 (2013)

Розділ

Тверде тіло

Ліцензія

Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна

Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:

1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.

2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.

3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.

4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.

5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.

6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.

Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають