单线态氧的稳态和瞬态测量

天美Marketing天美(中国)科学仪器有限公司TECHCOMP (CHINA) LTD. 中国北京朝阳区天畅园7号楼1、3层TEL：010-64010651 FAX：010-64060202 E-MAIL：techcomp@techcomp.cn Technical Note 单线态氧在1270nm 有一个十分弱的发射带，测量的狭缝大约为18nm。 基态氧分子是处于三重态的，不可能直接被激发到第一激发单重态，因此单线态氧通常是通过化学反应或光敏作用产生。例如，使某种光敏染料吸收光能后再把吸收的能量通过其三线态转移给氧分子。 单线态氧很容易被多种溶剂淬灭，具有很强的溶剂依赖性。其中水就是一种最容易使单线态氧淬灭的溶剂，因为O-H 键容易与单线态氧发生耦合。因此，研究单线态氧在水溶液中的发射十分困难。、-一个解决的办法就是用重水 D2O取代水作为溶剂，这会使单线态氧的荧光信号大大增强。 单线态氧在 1270nm 的发光十分弱，要检测到荧光信号是一项十分具有挑战性的工作。过去通常使用锗和钢家砷检测器进行检测，但也仅仅局限于稳态荧光的检测。寿命检测十分困难，因为需要保持检测器的时间常数在很低的数值来获得必要的时间分辨率，这同时会减少信号的强度。如今可测范围可到1400nm或者更高的光电倍增管的快速发展使得单线态氧的稳态和瞬态荧光测量可以实现。 FLS980稳态瞬态荧光光谱仪具有灵敏的近红外检测器、强激发光源和高效光学系统，是一款进行单线态氧测量的理想仪器。 本文的测量使用FLS980， 配置标准氙灯 (450W)， 微秒闪烁氙灯(60W)，激发侧和发射侧均为单光栅单色器，NIR-PMT(R5509-72)检测器。同样的测量也在双光栅单色器的系统上进行了重现，但上述光源和检测器是安装在单光栅单色器的连接口处。 中国北京朝阳区天畅园7号楼1、3层TEL：010-64010651 FAX：010-64060202 E-MAIL：techcomp@techcomp.cn 样品 单线态氧由溶于 D2O (Sigma-Aldrich 364312)的 [Ru(bpy)3]Cl2 (Sigma-Aldrich 544981)产生。450 nm 处的光密度设定为0.5。 样品分别进行空气饱和及氧气饱和。氧气饱和的样品通过在氧气中曝气10分钟获得。稳态测量 稳态测量使用450W连续氙灯光源进行激发。 图1显示了重水中[Ru(bpy)3]Cl2产生的单线态氧的荧光发射测量结果。测量条件如下： exc=450 nm， A入exc =20 nm， 入em =1200 -1340 nm， A入em = 12 nm， 积分时间=0.2s， 重复次数=5(总积分时间1s)， 1000nm 滤光片用于高级散射光去除。 氧气饱和的样品中单线态氧的信号比空气饱和的样品要强2.5倍。同时[Ru(bpy)3]Cl2的发射相应地会减少相同的数量。氧气饱和的样品发射光的信噪比估计值为300：1。 图1.重水中[Ru(bpy)3]Cl2单线态氧发射光。红色(空气饱和)和蓝色(氧气饱和) 中国北京朝阳区天畅园7号楼1、3层TEL：010-64010651 FAX：010-64060202 E-MAIL：techcomp@techcomp.cn 时间分辨测量 时间分辨测量采用60W 的脉冲氙灯作为激发光源。 图2显示了氧气饱和的样品在1270nm 处的荧光寿命测量曲线，拟合结果及偏差。尾部的寿命衰减是由于单线态氧引起的。拟合得到的寿命值为58.5us。 初始部分的衰减没有进行分析。这部分是钉的发射和脉冲激发光源卷积结果。 实验条件：入exc=450nm，Aexc =20 nm， 入em=1270 nm ， A入em =12 nm， 1000 nm 高通滤光片，4000通道数 ， 0.25 us 每通道， 12 min 测量时间 图2.重水中[Ru(bpy)3]Cl2单线态氧时间分辨测量。原始数据(绿色)，拟合数据(红色)，残差(洋红色) 氧气饱和的样品还进行时间分辨发射光谱(TRES5)测量。在这个测量模式下，发射波长自动改变的同时进行一系列寿命的测量，从1150nm到1350nm，步进5nm。图3显示了测量的示例，只显示了41条测量曲线中选取出来的4条光谱。 中国北京朝阳区天畅园7号楼1、3层TEL：010-64010651 FAX：010-64060202 E-MAIL：techcomp@techcomp.cn 图3.TRES 测量中提取的谱线：发射光1200nm(红色)， 1250nm(蓝色)， 1270nm(绿色)1350nm(洋红色) TRES测量能够通过切片产生时间分辨光谱。图4，显示TRES数据切片产生的寿命分辨的光谱。 图4. TRES切片产生的时间分辨光谱。所有的曲线(除了红线以外)的时间窗口都是10us。红色曲线显示的是时间为0时的图形