بخشی از مقاله
چکیده
امروزه محققان با وارد کردن مواد فلورسنت به نساجی به توسعه هرچه بیشتر منسوجات هوشمند پرداخته اند. مواد فلورسنت می توانند از طریق پوشش روی سطح منسوجات قرار بگیرند. روشی که در این مقاله استفاده شده وارد کردن رنگ فلورسین ایزوتیوسیانات در محلول الکتروریسی پلی اکریلونیتریل - PAN - و تولید نانوالیاف دارای خاصیت فلورسنت می باشد. علت استفاده از رنگ FITC حساسیت این رنگ نسبت به pH محیط بوده و با تغییر pH محیط شدت فلورسنت متفاوتی را نشان می دهد. با استفاده از طیف FTIR گروه های عاملی این رنگ مشخص گردید. شدت فلورسنت FITC در اتانول توسط فلوریمتر در حالت low sensivity حدود 45 بدست آمد . همچنین با استفاده از طیف سنج فلورومتر برای نانوالیاف PAN حاوی FITC، شدت فلورسنت 490 اندازه گیری شد. بعلاوه با تصویر برداری توسط میکروسکوپ فلورسنت مشخص شد که رنگ به صورت کاملا بکنواخت در نانوالیاف پراکنده شده است و در نتیجه نانوالیاف حساس به pH محیط تولید گشت.
کلید واژه- الکتروریسی، فلورسین ایزوتیوسیانات، حسگر pH، منسوجات هوشمند.
-1مقدمه
نور یکی از صورت های انرژی است. از آنجا که برای تولید نور، شکل دیگری از انرژی باید صرف شود، دو راه عمده فرآیند التهاب و فرآیند لومینسانس وجود دارد. در فرآیند لومینسانس، الکترون های ماده هدف که در شرایط معمول در تراز انرژی پایه به سر می برند، با گرفتن انرژی برانگیخته شده و به تراز های پر انرژی تر می رود. در بازگشت این الکترون ها، انرژی برانگیختگی را به صورت نور نشر می کنند. به طور معمول انرژی برانگیختگی به دلیل برخی از انتقالات درون مولکولی از انرژی نور نشر شده بیشتر است. فلورسانس و فسفرسانس از انواع فوتولومینسانس می باشند که یکی از پر کاربردترین انواع آن هستند.[1]
بازده که معیاری از شدت فلورسانس و فسفرسانس است، به رقابت بین مسیرهای تابشی و غیرتابشی برای غیرفعال سازی نسبت توان تابشی لومینسانس به توان تابشی یک ترکیب وابسته است. بازده کوانتومی لومینسانس نشان دهنده کسری از کارایی کوانتومی لومینسانس جذب شده است، بنابراین فوتون های جذب شده است که به فوتون های لومینسانس تبدیل می شوند.[2]رنگ فلورسین ایزو تیو سیانات یک ترکیب آلی مصنوعی است که به طور گسترده ای به عنوان یک ردیاب فلورسنت در محدوده بیولوژیکی بدن انسان - pH حدود 5 تا - 8 بهترین حسگر شناخته شده است که برای بسیاری از برنامه های کاربردی استفاده می شود.
ساختارهای آن شرایط مختلفی برای جذب فوتون دارد که سبب می شود شدت فلورسنت به شدت وابسته به pH گردد.[3] عوامل خارجی همچون pH، دما، قطبیت و غلظت یون، روی خواص فتوفیزیکال فلورسین و مشتقات آن مانند FITC تاثیر گذار هستند. حتی در شرایط یکسان محیطی پس از کانژوگه شدن با ماکرومولکول می توانند کاملا متفاوت از حالت آزاد خود رفتار کنند.[4]FITC بسته به pH محیط، می تواند با فرم های مختلف و البته با خواص فتوفیزیکال مختلف وجود داشته باشد. به این صورت که درمحلول آبی به فرم های کاتیونیک، منوآنیونیک، طبیعی و دی آنیونیک وجود دارد که غلظت هر کدام توسط pH تعیین می گردد. بعلاوه حالت طبیعی آن به صورت سه ایزومر Z ،Q و L وجود دارد. به طور عمده در شرایط اسید و باز، برای آنالیز طیف جذبی فلورسین از شاخص PKa استفاده می شود.[5]
در حالت پایه، تحت شرایط pH> 8 فرم دی آنیونیک غالب خواهد بود و با غلظت پروتن طیف فلورسنت تغییر نمی کند. در حالت پایه و تحت شرایط اسیدی که pH بین 1/5و 5 می باشد، فرم کاتیونیک، طبیعی و منو آنیونیک غالب می باشد و طیف فلورسنت همیشه یکسان است. در حالیکه در نزدیکی pH طبیعی، یعنی بین 5 و 8 جایی که فرم های طبیعی، منو آنیونیک و دی آنیونیک وجود داردند، تغییراتی در طیف فلورسنت فلورسین دیده می شود. در حالت برانگیخته و pH های بالای 5 تبدیل فرم دی آنیونیک به فرم های غیر از آن اتفاق نمی افتد در نتیجه فرم دی آنیونیک فرم غالب در این محدوده بوده که دارای بازده کوانتومی بالا می باشد. شدت نشر فلورسنت FITC با افزایش pH افزایش می یابد و در pH های بالاتر از 8 تغییری دیده نمی شود که علت آن رفتار متفاوت FITC است. کمترین بازده کوانتومیFITC را منوآنیونیک - 0/36 - و بیشترین را حالت دی آنیونیک - 0/93 - دارد. زمانیکه pH محیط از 5 تا 8 کاهش یابد، شدت نشر فلورسنت FITC نیز به سرعت کاهش می یابد .[6]
-2 تجربیات تئوری
-1-2 اندازه گیری شدت فلورسنتFITC
فلورومتری نوعی اسپکتروسکوپی الکترومغناطیسی است که خاصیت فلورسانس را در نمونه های مورد مطالعه، بررسی می نماید. 4 میلی گرم رنگ فلورسنت FITC را در 4 میلی لیتر اتانول ریخته و با همزن مغناطیسی به مدت 3 ساعت پراکنده گردید تا محلول همگنی بدست آید. با استفاده از دستگاه فلورومتری با طول موج تهیج 488 نانومتر شدت فلوروسنت آن بدست می آید.
-2-2 اندازه گیری طیف سنجی مادون قرمز به روش تبدیل فوریه دستگاه طیف سنجی مادون قرمز روشی سودمند برای شناسایی ترکیبات آلی و معدنی و گروههای عاملی آنها می باشد. به منظور بررسی گروهای عاملی FITC در محدوده عدد موجی 400 تا4000 تست FTIR انجام گرفت و برای ارزیابی طیف ها از نرم افزار omnic استفاده شد.
-3-2 الکتروریسی
پلی اکریلونیتریل با نام اختصاریPAN دارای خواصی از پلی اکریلونیتریل تحت عنوان الیاف اکریلیک به علت چگالی کم، پایداری حرارتی مطلوب، استحکام بالا و مدول الاستیسیته به شکل گسترده در نساجی استفاده می شود. اسیدها و بازها با غلظت پایین، اثری بر روی لیف پلی اکریلونیتریل ندارند. مقاومت آنها در برابر هوا و نور عالی است و به همین دلیل به بسیاری از الیاف طبیعی و مصنوعی برتری دارند و همین عوامل PAN باعث می شود که از این الیاف در هوای آزاد استفاده فراوانی شود.[7] در این تحقیق ابتدا محلول 12%وزنیPAN در DMF تهیه شد و سپس FITC 1.5% به آن اضافه کرده و به منظور همگن شدن بیشتر به مدت 24ساعت طی همزدن در مداوم قرار گرفت و از همزن فراصوت به مدت 10 دقیقه برای پراکندگی بیشتر آنها استفاده شد. سپس الکتروریسی با فاصله الکتروریسی 15 cm و ولتاژ 7kV و نرخ تغذیه 10 ml/h انجام گرفت.
-4-2 میکروسکوپ فلورسنت
انواع خاصی از میکروسکوپ نوری که منبع نور آن پرتوهای فرابنفش است را میکروسکوپ فلورسنت می نامند. در اینجا با استفاده از میکروسکوپ فلورسنت از نانوالیاف الکتروریسی شده با FITC، تصویربرداری شده و خاصیت فلورسنت این نانوالیاف مشخص گردیده است.
5؛-2 اندازه گیری شدت فلورسنت نانوالیاف حاوی FITC
طیف سنج فلورسانس خاصیت فلورسانس مواد را بررسی می نماید. تفاوت این دستگاه با فلورومتری در این است که این دستگاه برای آنالیز نمونه های پودری، جامد یا محلول، نانو ساختارها و فیلم های نازک نیز مورد استفاده قرار می گیرد. به منظور اندازه گیری شدت فلورسنت نانو الیاف، پلی اکریلو نیتریل حاوی رنگ فلورسنت روی لامل الکتروریسی شده و شدت فلورسنت آن اندازه گیری می شود.
-3 بحث و نتایج -1-3 طیف سنجی مادون قرمز به روش تبدیل فوریه
پیک مشاهده شده در طیف FTIR از FITC در عدد موجی428 cm- 1 مربوط به گروه هیدروکسیل می باشد و پیک قوی مشاهده شده در 2047 cm-1 مربوط به گروه ایزوتیوسیانات است. پیک مشاهده شده در 1727 cm-1 حاکی از گروه کربونیل در لاکتون است. طول موج های 1594cm-1 ، 1535cm-1 و 1458cm-1 مربوط به ارتعاشات کششی حلقه بنزن می باشد.
