Materiály s FR/NIR fluorescencí
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Táto bakalárska práca sa zaoberá problematikou materiálov, ktorých fluorescenčné maximá emisných spektier sa nachádzajú v oblasti ďaleko-červeného (far-red, FR), čo značí vlnovú dĺžku 700-800 nm, a blízko-infračerveného (near-infrared, NIR), teda 800-2500 nm, elektromagnetického žiarenia. Materiály, ktoré budú rozoberané v práci, sú organického pôvodu, pričom sú založené na chromoforoch s vnútorným prenosom náboja (charge-transfer, CT). Základom takýchto molekúl je elektrón-donorná skupina atómov, v tomto prípade difenylamín, ktorý je pomocou -konjugovaného mostíku v podobe, buď to difenylstilbénu alebo dixylilstilbénu spojený s elektrón-akceptornou skupinou. Takýto systém má, vďaka variabilite daných skupín, voliteľne nastaviteľnú mieru vnútorného prenosu náboja, ktorého sila sa odráža na pozícii fluorescenčného maxima. Teoretickou rešeršou v oblasti tejto problematiky boli získané znalosti o fluorescencii týchto látok, mechanizmoch a javoch, ktoré môžu túto fluorescenciu sprevádzať. V neposlednom rade boli získané informácie o stratégiách pri vytváraní požadovaného elektrón donor-akceptorného systému alebo iných stratégiách, ktoré vedú k fluorescencii vo FR/NIR regióne. Pomocou fluorescenčnej spektroskopie bola pozorovaná a charakterizovaná závislosť fluorescenčných maxím daných molekúl, či už na elektrón-akceptornej skupine, ktorá sa v molekule nachádzala, alebo na zvolenom -konjugovanom mostíku. Zároveň bola, vzhľadom na tieto štruktúrne zmeny, zaznamenaná aj zmena v hodnotách kvantových výťažkov fluorescencie a dôb života fluorescencie. Výsledkom bakalárskej práce je poznatok, že čím silnejší vnútorný prenos náboja v molekule nastáva, tým sa zväčšuje bathochrómny posun emisného spektra fluoroforu. Súčasne bolo zistené, že toto platí hlavne v prípade kvapalných vzoriek, zatiaľ čo v prípade pevných vzoriek bathochrómny posun nebol tak veľmi výrazný.
This bachelor thesis is focused on issues of materials, whose fluorescence maximum is located in regions of the far-red (FR), which is in range from 700-800 nm or near-infrared (NIR), from 800-2500 nm, electromagnetic radiation. Materials, which this thesis is focused on, are organic molecules with charge transfer (CT) system. They are based on electron-donor and electron-acceptor groups located on the opposite sides of the same molecule. Diphenylamine behaves as electron-donor. This moiety is connected to different batch of atoms, which figure as electron-acceptor group. Connection is formed by -conjugated bridge of diphenyl stilbene or dixylil stilbene. Such a variable system has an optionally adjustable magnitude of charge transfer phenomenon, and it is reflected in the fluorescence maximum. Knowledge about fluorescence of these molecules, phenomena accompanying and outrunning this radiation, was acquired through the theoretical research. Strategies, how to set such a DA system or how to set up molecules with FR/NIR fluorescence were also obtained. Practically, characterization and dependence of fluorescence maximum on structure of these molecules, as well as dependence on solvent were determined by fluorescence spectroscopy. Photoluminescence quantum yield was calculated from emission and excitation spectra and studied how structural changes changed values of this quantum yield and fluorescence lifetime too. The result of the bachelor thesis was the finding, that the stronger the charge transfer phenomenon occurs in the molecule, the greater bathochromic shift of emission spectra was observed. At the same time, it was discovered that it was the case of liquid sample, solid samples had shown smaller bathochromic shift.
This bachelor thesis is focused on issues of materials, whose fluorescence maximum is located in regions of the far-red (FR), which is in range from 700-800 nm or near-infrared (NIR), from 800-2500 nm, electromagnetic radiation. Materials, which this thesis is focused on, are organic molecules with charge transfer (CT) system. They are based on electron-donor and electron-acceptor groups located on the opposite sides of the same molecule. Diphenylamine behaves as electron-donor. This moiety is connected to different batch of atoms, which figure as electron-acceptor group. Connection is formed by -conjugated bridge of diphenyl stilbene or dixylil stilbene. Such a variable system has an optionally adjustable magnitude of charge transfer phenomenon, and it is reflected in the fluorescence maximum. Knowledge about fluorescence of these molecules, phenomena accompanying and outrunning this radiation, was acquired through the theoretical research. Strategies, how to set such a DA system or how to set up molecules with FR/NIR fluorescence were also obtained. Practically, characterization and dependence of fluorescence maximum on structure of these molecules, as well as dependence on solvent were determined by fluorescence spectroscopy. Photoluminescence quantum yield was calculated from emission and excitation spectra and studied how structural changes changed values of this quantum yield and fluorescence lifetime too. The result of the bachelor thesis was the finding, that the stronger the charge transfer phenomenon occurs in the molecule, the greater bathochromic shift of emission spectra was observed. At the same time, it was discovered that it was the case of liquid sample, solid samples had shown smaller bathochromic shift.
Description
Keywords
Fluorescencia, blízko-červené žiarenie, ďaleko-infračervené žiarenie, donor-akceptor systém, fluorescenčná spektroskopia, optické vlastnosti organických molekúl, fluorescencia v pevnej fáze, kvantový výťažok fluorescencie, doba života fluorescencie, Fluorescence, far-red radiation, near-infrared radiation, donor-acceptor phenomenon, fluorescence spectroscopy, optical properties of organic molecules, solid state fluorescence, quantum yield of fluorescence, lifetime of fluorescence
Citation
CHOVANEC, F. Materiály s FR/NIR fluorescencí [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Martina Klučáková, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Filip Mravec, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2022-06-14
Defence
Obhajoba bakalářské práce proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenta-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Student přednesl výborný výtah výsledků své práce, řádně zodpověděl všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagoval na připomínky. V diskusi tak student prokázal výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky práce. Komise zhodnotila jeho práci celkově jako výbornou.
Veselý: Co je absolutní kvantový výtěžek? Jakou vlnovou délku je schopno vidět lidské oko? Jak byste hodnotil barvy látek k chromaticitním diagramu?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení