雙苯乙烯硫酸鈉之光物理性質及其環境侷限效應研究

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研究生：	許哲昇 Hsu, Che-Sheng
論文名稱：	雙苯乙烯硫酸鈉之光物理性質及其環境侷限效應研究 Investigation of emission mechanism and environment confinement of Stilbene 3
指導教授：	陳益佳 Chen, I-Chia
口試委員:	朱立岡 Chu, Li-Kang 刁維光 Diau, Wei-Guang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 化學系 Department of Chemistry
論文出版年：	2012
畢業學年度：	100
語文別：	中文
論文頁數：	136
中文關鍵詞：	雙苯乙烯硫酸鈉、環境侷限效應、溶劑效應、反微胞、微胞、離子強度效應
外文關鍵詞：	Stilbene 3, ionic strength effect, confinement effect, regular micelle
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我們針對雙苯乙烯硫酸鈉分子(Stilbene 3)進行研究，藉由螢光上轉換系統偵測其螢光衰減訊號，推論其放光機制，並經由偵測此分子在數種溶劑下之衰減常數，探討其溶劑效應，數據顯示振動緩解速率與溶劑黏度呈線性關係。而同位素效應部分，在水中之振動緩解速率為在重水的1.8倍，而甲醇與單氘甲醇、全氘甲醇之振動緩解速率比依序為1.61、1.74倍。我們加入不同離子濃度之NaCl、KCl、CsCl於水溶液中，研究離子強度對於構形緩解速率的影響，數據顯示離子強度與構形緩解速率成負向相關，其生命期2的變化由濃度漸增依序為2.173.11 ps、2.193.65 ps、4.557.26 ps，故我們推測越重的離子阻礙Stilbene 3之扭轉運動的程度越高。此外，我們利用微胞及反微胞當主體，以Stilbene 3為客體，研究其主客間環境侷限效應；在微胞的部分，我們藉由控制十六烷基三甲基溴化铵的濃度，改變微胞的形狀及大小，進一步改變Stilbene 3存在的環境，並偵測其螢光衰減訊號；CTAB濃度小於0.9M(cmc ,critical micelle concentration)時，其2由純水中之2.3 ps降至0.5 ps，推測此時Stilbene 3與CTAB形成複合物，故構形緩解速率瞬間提升，當[CTAB]>cmc時，2由0.8 ps升至3.68 ps，當濃度再次提升時，又逐漸降至2.38 ps，此現象與微胞形狀有明顯依賴性，此外，在非均相性實驗中，Stilbene 3在[CTAB]=2 mM時，非均向值r之衰減生命期r僅0.21 ns，推論此時分子轉動尚未完全受到侷限，當[CTAB]>30 mM時，r上升至2.5 ns，顯示此時分子被強烈侷限而無法轉動；反微胞部分則是藉由調整水與AOT之濃度比W0數值，控制反微胞的大小，進而改變分子被環境侷限的程度；在W0<2的區間下，2與在純水下接近(2.3 ps)，當W0=3.71時，2瞬間升至9.46 ps，並隨著W0增加，2逐漸降至2.19 ps，另一方面，在非均相性實驗中亦得到相當類似的趨勢，然而在W0<2的區間下，r約2.5 ns，顯示此時Stilbene 3已遭受環境侷限，故我們推測在此區間下反微胞僅能部分包覆Stilbene 3，分子依舊能順利進行扭轉運動，但分子轉動速率已明顯減慢，並且隨著反微胞尺寸逐漸增大，其侷限能力逐漸減弱。兩種方法皆顯示，環境侷限程度越高，將限制分子轉動速率運動，造成振動緩解速率下降。

摘要    I
目錄    III
表目錄    V
圖目錄    VI
第一章 序論    1
1-1前言    1
1-2 主客化學(Host-guest chemistry)    3
1-3研究動機與目的    5
第二章 文獻回顧    7
2-1溶劑效應    7
2-2 離子強度效應    9
2-3環境侷限效應-微胞    10
2-4環境侷限效應-反微胞    14
2-5環境侷限效應-其他    17
第三章 系統儀器架設與改良    18
3-1螢光混頻系統    18
3-1-1 原理    18
3-1-2 相位匹配(Phase Matching)    20
3-1-3 螢光混頻系統架設    25
3-1-4 光路架設講解    27
3-2 螢光上轉換系統之改良    34
3-2-1改良動機    35
3-3-2文獻回顧    35
3-2-3 光路設計與策略    39
3-2-4測量結果分析與討論    42
3-4實驗條件    44
3-5實驗藥品    45
3-5-1樣品配置    45
第四章 Stilbene 3結果與數據分析    48
4-1前言    48
4-2 結果與數據分析    51
4-2-1溶劑效應    51
4-2-1-1紫外-可見光吸收光譜與螢光光譜    51
4-2-1-2 螢光衰減曲線以及動力學模型    52
4-2-1-3 能量適解機制探討    54
4-2-2離子強度效應    74
4-2-2-1紫外-可見光吸收光譜與螢光光譜    74
4-2-2-2 螢光衰減曲線以及動力學模型    74
4-2-2-3 溶劑離子效應對能量衰減機制探討    75
4-2-3環境侷限效應探討-作法一    89
4-2-3-1紫外-可見光吸收光譜與螢光光譜    89
4-2-3-2 螢光衰減曲線以及動力學模型    90
4-2-3-3 討論    91
4-2-4 環境侷限效應探討-作法二    106
4-2-4-1紫外-可見光吸收光譜與螢光光譜    106
4-2-4-2螢光衰減曲線以及動力學模型    107
4-2-4-3討論    108
第五章 結論    121
參考文獻    123

                                

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