Procesy wygaszania stanów wzbudzenia singletowego w polimerach

Wandelt, B.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Procesy wygaszania stanów wzbudzenia singletowego w polimerach

Autorzy

Wandelt B.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Quenching processes of the excited singlet statets in polymers

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy omówiono wyniki badań wpływu wewnątrzcząsteczkowych i między cząsteczkowych oddziaływań chromoforu związanego kowalencyjnie z polimerem na zanik energii wzbudzenia na podstawie analizy procesów emisji fluorescencji oraz zaników bezpromienistych. Celem badań było poszukiwanie korelacji między wielkościami charakteryzującymi procesy fotofizyczne i fotochemiczne a strukturą konformacyjną i morfologiczną polimerów. Do badań użyto polimer liniowy i usieciowany. Badania prowadzono w fazie roztworu, żelu i ciała stałego. Wykonano badania właściwości fotofizycznych polimerów z użyciem spektroskopii fluorescencyjnej przy stałym wzbudzeniu oraz badania czasowo-zależnych zaników fluorescencji przy wzbudzeniu impulsowym. Rozdziały l i 2 poświęcono wprowadzeniu i krótkiemu przeglądowi literatury dotyczącej tematu. Rozdział 3 zawiera dyskusję wyników badań. Pierwszy etap badań, przedstawiony w rozdziale 3.1, dotyczy wpływu struktury konformacyjnej pojedynczego łańcucha polimeru liniowego na procesy i parametry fotofizyczne związane z zanikiem energii wzbudzenia. Następny etap badań, omówionym w rozdziale 3.2, dotyczy materiału polimerowego o dokładnie zdefiniowanej konformacji łańcucha polimeru. Był to izotaktyczny polistyren (iPS). Omówiono procesy dwucząsteczkowego wygaszania wzbudzenia singletowego w iPS w postaci żelu. Przedstawiono ścisłe korelacje między parametrami fotofizycznymi a konformacją łańcucha izotaktycznego polistyrenu oraz strukturą morfologiczną heterofazowego żelu. Opracowano liniowy model mechanizmu procesów fotofizycznych w heterofazowym żelu polimerowym. Ostatni etap badań, omówiony w rozdziale 3.3, dotyczy fotofizyki molekuły fluoryzującej związanej kowalencyjnie z polimerem i znajdującej się we wnęce molekularnej o ściśle zdefiniowanym kształcie i rozmiarze. Wnęki takie generowano korzystając z technologii molekularnego drukowania polimeru. Osiągnięciem autorki było wprowadzenie do wnęki molekularnej fluoryzującej molekuły jako sensora oddziaływań międzycząsteczkowych. Zaproponowano model fotofizycznych procesów i mechanizmu oddziaływań fluoryzującego sensora z modelową molekułą, nukleotydem, we wnęce polimerowej. Otrzymano rodzaj inteligentnego polimeru drukowanego, który rozpoznając modelową molekułę pozwala jej wniknąć do wcześniej wydrukowanej wnęki, ale także przetwarza tę informację na sygnał, tj. powoduje zmianę emisji fluorescencji. Dużym osiągnięciem ostatniego okresu badań jest zgłoszenie patentu dotyczącego wytwarzania selektywnie adsorbujących fluoryzujących indykatorów polimerowych.

The influence of intramolecular and intermolecular interactions of chromophores covalently bound to the polymer on radiative and non-radiative excitation energy dissipation have been studied using steady state and time-resolved fluorescence spectroscopy. The aim of these studies was to correlate the parameters of photophysical and photochemical processes due to decay of excitation energy with conformational structure of single chain and morphology of polymers. Linear and crosslinked polymers in the phase of solutions, gels and solid state have been studied. Chapter 1 introduces to the subject and Chapter 2 describes some aspects of fluorescence studies of polymers and Chapter 3 describes the studies. The section 3.1 concerns the influence of the conformational structure and thermally initiated conformational transition of single chain in linear polymer on fluorescence emission and energy transfer, and on nonradiative excitation energy decay leading to photooxidation and photodegradation of the polymer. The section 3.2 describes the steady state and time-resolved fluorescence studies and the mechanism of bimolecular quenching of polymer fluorescence of well defined conformational structures of isotactic polystyrene (iPS). It is known that iPS forms gel state when dissolved in some solvents. The iPS in solution is in extended conformation of the chain, then thermally initiated can be transformed into 3-helix conformation, characteristic for crystalline state of iPS. The photophysical parameters of fluorescence of 12-helix conformation and 3-helix conformation of iPS were correlated with particular conformational structure. The linear model of photophysical processes for the heterophasic polymer gel were established. The last section 3.3 is devoted to photophysical studies of fluorescent imprinted polymer. The fluorescent molecule as a sensor of intermolecular interactions was covalently bount to polymer and localized in the imprinted cavity. A model of photophysical processes and the mechanism of interactions was developed to explain the effect of selective adsorption of the template molecule-nucleotide on fluorescence of the polymer. This is a type of smart polymer that by change of its fluorescence can inform on selective binding but as well can quantitate of the concentration of the adsorbed molecule. A patent application was submitted.

Słowa kluczowe

polimery wzbudzanie singletowe

polymers singlet excitation

Wydawca

Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej

Czasopismo

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

Rocznik

2001

Tom

Z. 299

Strony

3--52

Opis fizyczny

Bibliogr. 68 poz.

Twórcy

autor

Wandelt B.

Katedra Fizyki Molekularnej, Wydział Chemiczny Politechnika Łódzka

Bibliografia

1. J. Guillet, Polymer Photophysics and Photochemistry, Ed. Cambridge University Press, 1985.
2. S. N. Semerak, C. W. Frank, Photophysics of excimer formation in acryl vinyl polymers, Adv. Polym. Sei., 1983, 54, 31.
3. B. Wandelt, Polymer, 1991, 32, 2707.
4. B. Wandelt, D. J. S. Birch, R. E. Imhof, A. S. Holmes and R. A. Pethrick, Macromolecules, 1991, 24, 5141.
5. B. Wandelt, D. J. S. Birch, R. E. Imhof and R. A. Pethrick, Polymer, 1992, 33, 3552.
6. B. Wandelt, D. J. S. Birch, R. E. Imhof and R. A. Pethrick, Polymer, 1992, 33, 3558.
7. a) S. Tazuke, M. A. Winnik, Photophysical and Photochemical Tools in Polymer Science, Ed. M.A. Winnik, D. Reidel Publishing Co., Derdrecht, Holland, 1986, p. 15, b) M.A. Winnik , p. 293.
8. J. Samuel, Y. Polevaya, M. Ottolenghi, D. Avnir, Chem. of Mater. 1994, 6, 1457.
9. P. Turkewitch, B. Wandelt, G.D. Darling and W.S. Powell, Anal. Chem., 1998, 70, 2025.
10. B. Wandelt, Polymer Bulletin, 1981, 4, 199.
11. B. Wandelt, Eur. Polym. J., 1986, 22, 755.
12. M. Kryszewski, B. Wandelt, D. J. S. Birch, R. E. Imhof, A. M. North and R. A. Pethrick, Polymer, 1982, 23, 924.
13. M. Kryszewski, B. Wandelt, D. J. S. Birch, R. E. Imhof, A. M. North and R. A. Pethrick, Polymer Comunications, 1983, 24, 73.
14. B. Wandelt and J. Szumilewicz, Polymer, 1987, 28, 1791; IUPAC 27th Microsymp. on Macromol. Prague 1984.
15. B.Wandelt, Luminescence Studies of Polymers, The Handbook of Polymers, w druku, Rapra Technology Ltd.
16. E. D. T. Atkins, M. Hill, D. A. Jarvis, A. Keller, E. Serbene, J. C. Shapiro, Colloid and Polymer Sei. 1987, 262, 22.
17. R. M. Hikmet, S. Callister, A. Keller, Polymer 1988, 29, 1378.
18. A. Prasad, H. Marand, L. Mandelkern, J. Polym. Sei. B, 1993, 32, 1819.
19. a) P. R. Sundararajan, N. J. Tyrer, T. L. Bluhm, Macromolecules, 1988, 15, 286. b) N. J. Tyrer, P. R. Sundararajan, Macromolecules, 1985,18, 511.
20. N. J. Tyrer, T. L. Bluhm, P. R. Sundararajan, Macromolecules, 1984, 17, 2296.
21. K. Haupt, K. Mosbach, Chem. Rev., 2000,100, 2495.
22. G. Wulff, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, 1812.
23. P.A.G. Cormak, K. Mosbach, Reactive & Functional Polymers, 1999, 41, 115.
24. B.Wandelt, S. Wysocki, A. Mielniczak, zgłoszenie patentu nr P-344548
25. B.Wandelt, P. Turkewitsch, S. Wysocki, G.D. Darling, Polymer, praca wysłana do edytora
26. P. J. Flory, Principles of Polymer Chemistry, Cornel University Press, Ithaca, NY, 1953.
27. M.A. Winnik, Macromolecules, 1990, 23, 233.
28. M.A. Winnik, Macromolecules, 1990,23, 1647.
29. L. M. Lifshitz, A. Grosberg, A.R. Khokhlov, Rev. Mod. Phys., 1978, 50, 683.
30. P.G. de Gennes, Scaling concepts in polymer physics, Cornell Univesrsity Press, London, UK, 1979.
31. J.P. Cohen Addad, Physical Properties of Polymeric Gels, John Wiley & Sons Ltd, West Sussex , England, 1996.
32. D.J.S. Birch and R.E. Imhof, Topics in fluorescence spectroscopy, Ed. J.R. Lakowicz, Plenum Press, New York, 1991, Vol. 1.
33. H. Masuhara, Photophysical and Photochemical Tools in Polymer Science, Ed. M.A. Winnik, D. Reidel Publishing Co., Derdrecht, Holland, 1986, p. 65.
34. C.M. Previtali, Pure & Appl. Chem. 1995, 67, 127.
35. Z.R. Grabowski, Pure & Appl. Chem. 1993, 65, 1751.
36. D. Phillips, Photochemistry and Polymeric Systems, Ed. J. M. Kelly, C. B. McArdle and M. J.de F. Maunder, The Royal Society of Chemistry,Bath UK. 1993, p. 87.
37. J. E. Guillet, Photophysical and photochemical Tools in Polymer Science, Ed. M.A. Winnik, D. Reidel Publishing Co., Derdrecht, Holland, 1986, p. 467.
38. J. C. David, M. Piens, G. Geuskens, Europ. Polym. J., a) 1972, 8, 1019, b) 1972,8,1291.
39. A. C. Somersall, J. E. Guillet, Macromolecules, 1973, 6, 218.
40. J. Aspler, J. E. Guillet, Macromolecules, 1979,12, 1082.
41. L. A. Harrah, J. Chem. Phys., 1972, 56, 385.
42. C. W. Frank, L. A. Harrah, J. Chem. Phys., 1974, 61, 1526.
43. C. W. Frank, R. Gelles, Photophysical and photochemical Tools in Polymer Science, Ed. M.A. Winnik, D. Reidel Publishing Co., Derdrecht, Holland, 1986, p. 561.
44. D. J. Hemker, C.W. Frank, J.W. Thomas, Polymer, 1988, 29,437.
45. A. Rubio, J.J. Freire, A. Horta, I.F. Pierola, Macromolecules, 1991, 24,5167.
46. A. Rubio, J.J. Freire, A. Horta, I.F. Pierola, Macromolecules, 1991, 24,3121.
47. A.L. Macanita, A. Horta, I.F. Pierola, Macromol. Symp., 1994, 84, 365.
48. F.B. Dias, J.C Lima, A.L. Macanita, A. Horta, I.F. Pierola, 7. Phys. Chem. A, 2000,104, 17.
49. E. A. Abuin, E. A. Lissi, L. Gargallo, D. Radie, Eur. Polym. J., 1980, 16,793.
50. J. Katime, M. T. Garay, Eur. Polym. 7.,1985, 21,489.
51. C. E. Hoyle, J. E. Guillet, Macromolecules, 1979,12,956.
52. C. Cuniberti, A. Perico, Europ. Polym. J., 1977,13, 369.
53. M. A. Winnik, A.E.C. Redpath, P. Svirskaya, A. Mar, Polymer, 1983, 24,473.
54. A.E.C. Redpath, M. A. Winnik, 7. Am. Chem. Soc., 1982,104, 5604.
55. S. Picarra, P. T. Gomez, J.M.G. Martinho, Macromolecules, 2000, 33, 3947.
56. J. H. Aubert, Macromolecules, 1988, 21, 3468.
57. J. M. Guenet, D. M. Sadler, S. J. Spells, Polymer, 1990, 31, 195.
58. R. A. Pethrick, B. Wandelt, D. J. S. Birch, R. E. Imhof and S. Radhakrishnan, Photochemistry and Polymeric Systems, Ed. J. M. Kelly, C. B. McArdle and M. J.de F. Maunder, The Royal Society of Chemistry,Bath, UK. 1993.
59. H. Itagaki, K. Horie, I. Mita. Luminescent probe studies of the microstructure and mobility of solid polymers, Prog. Polym. Sei., 1990, 15, 361.
60. P. D. Fitzgibbon, c. w. Frank, Macromolecules, 1982,15, 733.
61. H. Itagaki, J. E. Guillet, K. Sienicki, M. A. Winnik, 7. Polym. Sei., Polym. Lett., 1989, 27, 21.
62. J. R. Mc.Callum, Eur. Polym. J., 1981, 17, 209. J. R. Mc.Callum, Polymer Communications., 1982, 23, 175.
63. H. Itagaki, K. Horie, I. Mita, Macromolecules, 1983,16, 1395.
64. T. Ishii, S. Matsunaga, T. Handa, Macromol. Chem., 1976,177, 283.
65. B. Wandelt, P. Turkewitsch, B.R. Stranix, G.D. Darling, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1995, 91, 4199.
66. P. Turkewitch, B. Wandelt, R.R. Ganju, G.D. Darling and W.S. Powell, Chem. Phys. Letters, 1996, 260, 142.
67. P. Turkewitch, B. Wandelt, G.D. Darling and W.S. Powell, 7. Photochem. Photobiol. A: Chem., 1998,117, 199.
68. H. W. Huang, T. I. Kaneko, K. Horie, J. Watanabe, Polymer, 1999, 40, 3821.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-LOD6-0018-0031