Badania właściwości fotofizycznych pochodnych 1-(2-pirydylo)-3-fenylo-1H-pirazolo[3,4-b]chinoliny

This paper presents the results of studies on the photophysical properties of 1-(2-pyridyl) -3-phenyl-1H-pyrazolo [3,4] quinoline with particular regard to the analysis of Kamlet- Taft. The photophysical parameters were obtained by means of UV-ViS absorption, steady state and time-resolved emission spectroscopy.The position of the maximum of absorption band locates at 385 nm and marginally depends on the solvent polarity. The maximum of the fluorescence band is found to be 420 nm and shifts bathochromically with increasing solvent polarity.The investigated compound exhibits moderate fluorescence (quantum yield reaches a maximum value 50%), which increase passing from cyclohexane to acetonitrile.The effect of the solvent polarity on Stokes shift or fluorescence maxima of the fluorophore was analyzed according to the Lippert-Mataga and Kamlet-Taft analysis. Having knowledge of the dipole moment in ground state (μ G = 1.38 D) and using Lippert -Mataga approach, the excited state dipole moment of the molecule was determined (μE=9.66D).Multi linear regression Kamlet-Taft analysis revealed that electrostatic interactions play a crucial role in stabilization of the excited molecule. The effect of the other parameters: hydrogen-bond acceptor capability and the hydrogen-bond donor capability of solvents, can be neglected.The same values of the transition dipole moments in absorption and emission point to no significant changes in the conformation of the molecule upon excitation.The interpretation of the fluorescence behaviour in the presence or absence of the trifluoroacetic acid leads to the realisation of unimolecular half-subtractor logic circuit.

Niniejsza praca przedstawia wyniki badań dotyczących właściwości fotofizycznych 1-(2-pirydylo)-3-fenylo-1H-pirazolo[3,4]chinoliny ze szczególnym uwzględnieniem analizy Kamleta-Tafta. Za pomocą metod absorpcji UV-ViS, stacjonarnej oraz czasowo rozdzielczej fluorymetrii określono podstawowe parametry fotofizyczne. Położenie maksimum pasma absorpcyjnego lokuje się przy długości fali 385 nm i w niewielkim stopniu zależy od polarności ośrodka, natomiast w przypadku pasma emisyjnego jest to długość 420 nm. Maksimum pasma fluorescencji przesuwa się batochromowo wraz ze wzrostem polarności rozpuszczalnika. Analizowany związek wykazuje umiarkowaną fluorescencję (wydajności kwantowe osiągają maksymalnie wartość 50%), która zależy od polarności ośrodka. Wykorzystując moment dipolowy cząsteczki w stanie podstawowym (µG = 1,38 D) obliczony metodą DFT z funkcjonałem B3LYP/cc-pVDZ oraz promień wnęki Onsagera (0,61 nm), wyznaczono moment dipolowy w stanie wzbudzonym µE = 9,66 D. Za pomocą modelu Kamleta- Tafta wykazano ilościową zależność między parametrami fotofizycznymi, a polarnością rozpuszczalnika i jego lepkością. Wyznaczone dipolowe momenty przejść absorpcyjnych i fluorescencyjnych dały informację, że nie zachodzą znaczące zmiany w konformacji cząsteczki podczas aktu wzbudzenia. Wykazano realizację bramek logicznych typu XOR i INH, których kombinacja daje urządzenie molekularne tzw. half-substractor.