بخشی از مقاله

چکیده -

در این پژوهش با استفاده از روش طیف سنجی فلوئورسانس القائی لیزری، به بررسی اثر حضور نانوذرات تیتانیا بهعنوان عامل فرونشان در غلظتهای مختلف رودامین 6G، بر شدت طیف گسیل فلوئورسانس، به دلیل اهمیت آن در طیفسنجی فلوئورسانسی مولکولی، پرداخته ایم. نتایج مربوط به بررسی شدت فلوئورسانس در غلظتهای مختلف رنگینه، با نتایج حاصل از قانون بیر- لامبرت مقایسه شده و دلایل انحراف از قانون بیر- لامبرت از جمله اثر خودجذبی، خودفرونشانی ناشی از فرایند انتقال انرژی تشدیدی فلوئورسانس و اثر قطبیت محلول بیان میشود. نانوذرات دیاکسیدتیتانیوم به عنوان عامل فرونشان، طبق رابطه اشترن- ولمر سبب کاهش شدت فلوئورسانس میشوند.

-1 مقدمه

بررسی وابستگی طیف گسیل فلوئورسانس به پارامترهای مختلف به دلیل اهمیت آن در مطالعه نوع و غلظت ناخالصیها، گونهها و مواد اقلیت مانند آلایندهها، بسیار مورد توجه قرار میگیرد. حساسیت بالای روش فلوئورسانس القایی لیزری - LIF - به غلظت و نوع ماده، این روش را برای بررسی مقادیر کم مواد و ناخالصیها مناسب میسازد.

دما، PH، ساختار مولکولی، قطبیت حلال و مولکول فلورفور، غلظت، اکسیژن حل شده در محلول، استحکام مولکولی و شدت و طول موج چشمه برانگیزش عوامل موثر بر فلوئورسانی هستند.[1] در این پژوهش ابتدا به غلظت سنجی رودامین 6G و مقایسه نتایج حاصل با قانون بیر- لامبرت و در ادامه به بررسی اثر فرونشانی نانوذرات دیاکسیدتیتانیوم بر شدت فلوئورسانس به روش LIF پرداخته شده است.

توان تابش فلوئورسانس - F - ، متناسب با توان تابش باریکه جذب شده توسط سیستم است.

- 1 -   که در آن   توان باریکه فرودی بر محلول و P توان پس از پیمودن طول مسیر b از محلول است. ثابت   به بازده کوانتومی فرایند فلوئورسانس بستگی دارد. برای نسبت دادن   به غلظت ذرهی فلوئورسانس کننده - c - ، قانون بیر را به صورت زیر مینویسیم.

که در آن   ضریب جذب مولی مولکولهای گونه فلوئورسانس کننده - - ، b طول مسیر تابش - cm - و   جمله معروف جذب است. با جایگذاری معادله - 2 - در معادله - 1 - رابطه - 3 - به دست میآید.

بسط جمله نمایی به صورت رابطه - 4 - نوشته میشود 
چنانچه =A<0/05   2/303 باشد، همه جملات داخل کروشه در مقایسه با جمله اول کوچک میشوند بنابراین رابطه - 5 - به دست میآید.

از این رو نمودار توان فلوئورسانس در برابر غلظت گونه نشر کننده در غلظتهای پایین رفتار خطی دارد. با بالاتر رفتن غلظت، بطوریکه جذب بزرگتر از 0/05 شود، جملات مرتبه بالاتر در معادله - 4 - اهمیت پیدا میکنند و رفتار خطی نمودار از بین میرود.

عامل مهم دیگری که بر فلوئورسانس تاثیر میگذارد، حضور فرونشانهای مختلف در محلول است. در فرونشانی برخوردی، فلورفور در اثر رویارویی با مولکول فرونشان، به حالت پایه برمیگردد و در بیشتر موارد هیچ یک از مولکولها در این فرایند، از نظر شیمیایی تغییر نمیکنند. در فرونشانی برخوردی کاهش شدت توسط معادله اشترن- ولمر به صورت رابطه - 7 - داده میشود.

-2 آزمایشها ونتایج

در این پژوهش طیف گسیل محلول رودامین 6G C28H31N2O3Cl - ، درجه خلوص %99، MW=479.01 - gr/mol در غلظتهای مختلف و در حضور نانوذرات تیتانیا - مخلوط آناتاز و روتایل با میانگین اندازه ذرات 21nm و درجه خلوص - %99/5 بررسی شده است. از اتانول - C2H5OH, Merck, 1Lit=0.790 kg, - Purity - GC - 99.9 ' 0: 46.07 JU/PRO به عنوان حلال استفاده می شود که برای کاهش اثرات انبوهش در محلول رنگینه مورد مناسبی است. به منظور برانگیختگی مولکولهای رودامین 6G از هماهنگ دوم لیزر Nd:YAG با طول موج 532 nm استفاده شده است. نمونه مورد آنالیز، در سلول کوارتز به ابعاد 4/5×1×1 سانتیمتر ریخته شد. ابتدا طیف سنج - Solar Laser Systems مدل S-150 با قدرت تفکیکپذیری 0/5 nm، فلوئورسانس تولید شده توسط یک تار نوری - UV 600/660, SMA-905 - به شکاف ورودی آن هدایت میشود - ، با استفاده از لیزر He:Ne با طول موج اصلی 632/8 nm و لیزر Nd:YAG با طول موج 532 nm، کالیبره میشود. طرحواره سامانه آزمایشگاهی مربوط به این آزمایش در شکل - 1 - نشان داده شده است.

شکل :1 برپایی آزمایشگاهی به منظور ثبت طیف LIF در حضور نانو ذره

طیف گسیل غلظتهای مختلف رودامین 6G، ثبت شده توسط طیفسنج S-150 در شکل - 1 - نشان داده شده است که در آن تغییرات شدت فلوئورسانس در اثر تغییر غلظت رنگینه به خوبی قابل مشاهده است - شکل . - - 2 -

شکل :2 مشاهده تغییرات شدت در طیف LIF غلظتهای مختلف رودامین 6G - غلظتها از راست به چپ افزایش مییابد -

شکل :3 نمودار تغییرات شدت فلوئورسانس رودامین6G محلول در اتانول بر حسب غلظت رنگینه

با توجه به اینکه، توان تابش فلوئورسانس - F - ، متناسب با توان تابش باریکه جذب شده توسط سیستم است. نتایج مربوط به تغییرات شدت با نتایج قانون بیر- لامبرت مقایسه شد که شکل - 4 - مبنای این مقایسه را نشان میدهد.

شکل :4 مقایسه نتایج حاصل از روش LIF و نمودار بیر- لامبرت - رودامین6G محلول در اتانول -

در ادامه اثر نانوذرات تیتانیا بر شدت طیف گسیل رودامین 6G بررسی گردید. نانوذرات تیتانیا با دانسیته مشخص به غلظتهای مختلف رنگینه وارد میشود. از حمام فراصوت جهت پخش یکنواخت نمونهها استفاده شد. با توجه به رابطه اشترن- ولمر افزایش غلظت فرونشان سبب کاهش شدت فلوئورسانس می شود. نتایج نشان میدهد که، در غلظتهای پایین رنگینه، افزودن نانوذرات دیاکسیدتیتانیوم، سبب کاهش شدید شدت فلوئورسانس میشود. در حالیکه در غلظتهای بالای رودامین 6G این اثر کاهش مییابد

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید