Роль фотоиндуцированного переноса протона в природе релаксации возбужденного состояния флуоресцеиновых красителей

Грант Российского фонда фундаментальных исследований:
«Роль фотоиндуцированного переноса протона в природе релаксации возбужденного состояния флуоресцеиновых красителей», № 19-02-00450, 2019-2021 гг.

Руководитель — д-р физ.-мат.наук, профессор Е. А. Слюсарева

Аннотация

В отличие от хорошо изученных спектров поглощения ряда ионных форм флуоресцеиновых красителей сложная структура спектров флуоресценции в широком диапазоне рН еще не полностью понятна из-за конкуренции между быстрыми процессами испускания и фотоиндуцированного переноса протона. Мы обеспечиваем понимание вклада этих двух процессов в динамику возбужденного состояния посредством комбинированного анализа результатов расчетов с помощью зависящей от времени теории функционала плотности (TD-DFT) и экспериментальных данных (при рН 0,5-12), полученных методами стационарной и время-разрешенной флуоресцентной спектроскопии. В результате будут впервые получены спектры, квантовые выходы флуоресценции нейтральных и анионных форм красителей, микроконстанты диссоциации всех ионных форм в возбужденном состоянии. Будет определено направление и эффективность переноса протона в широком интервале pH, оценена возможность использования красителей в качестве флуоресцентных сенсоров на протонсодержащие добавки.

Фундаментальная научная задача

Фундаментальная научная задача заключается в выявлении природы релаксации флуоресцентного состояния органического красителя, находящегося в протонсодержащем окружении. Релаксация обусловлена двумя конкурирующими быстропротекающими (в наносекундной шкале) процессами, один из которых является излучательным переходом в основное состояние (флуоресценция), другой – безызлучательным переходом в другое ионное состояние возбужденного красителя (перенос протона) с возможным последующим испусканием. Существенная неравновесность процессов, гетерогенность объекта из-за многоступенчатой диссоциации и спектральная неразрешимость широких вибронных контуров испускания требует создания новых подходов и методов исследования.

Публикации по теме проекта

  1. D. Surzhikova, M. Gerasimova, V. Tretyakova, A. Plotnikov, E. Slyusareva / Emission properties of fluorescein in strongly acidic solutions // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. – 2021. – Vol. 413 – P. 113233.
  2. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ: Программа расчета протолитического равновесия органического красителя с трехступенчатой диссоциацией в основном и возбужденном состояниях Д.П. Суржикова, Е.А. Слюсарева, А.С. Ципотан, А.В. Шамшурин №2021616577, от 23.04.2021
  3. Изучение быстрых процессов в возбужденном состоянии красителя методом стационарной флуоресценции Д.П. Суржикова, Е.А. Слюсарева В кн: «Проспект Свободный – 2021 Материалы XVII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Красноярск, 19–24 апреля 2021 г.». С. 1684–1686
  4. Исследование люминесцентных свойств ксантеновых красителей в комплексе с хитозаном А.В. Рогова, Ф.Н. Томилин, М.А. Герасимова, Е.А. Слюсарева В кн: «Материалы XVIII молодежной конференции с международным участием по люминесценции и лазерной физике Иркутск, Россия, 5–10 июля 2021 г.». С. 113.
  5. Связывание иодзамещенного флуоресцеина с катионным полимером М.А. Малаховский, Н.В. Слюсаренко, М.А. Герасимова, Е.А. Слюсарева В кн: «Материалы XVIII молодежной конференции с международным участием по люминесценции и лазерной физике Иркутск, Россия, 5–10 июля 2021 г.». С. 91.
  6. Theoretical and experimental studies of the optical properties of organic materials with a high luminescence yield used in biomedical applications F.N. Tomilin, A.V. Rogova, M.A. Gerasimova, E.A. Slyusareva В кн: «AMPL-2021 Pulsed lasers and laser applications 12–17 сентября 2021 Tomsk, Russia. Abstracts. 2021». С. 125.
  7. Steady state and time resolved fluorescence study of excited state proton transfer in fluorescein M.A. Gerasimova, E.A. Slyusareva В кн: «AMPL-2021 Pulsed lasers and laser applications 12–17 сентября 2021 Tomsk, Russia. Abstracts. 2021». С. 61.
  8. Photo induced proton transfer of fluorescein and its biosensor application E.A. Slyusareva В кн: «AMPL-2021 Pulsed lasers and laser applications 12–17 сентября 2021 Tomsk, Russia. Abstracts. 2021». С. 59.
  9. Effect of proton transfer in the emission of fluorescein in the physiological ph range D.P. Surzhikova, M.A. Gerasimova, E.A. Slyusareva В кн: «AMPL-2021 Pulsed lasers and laser applications 12–17 сентября 2021 Tomsk, Russia. Abstracts. 2021». С. 15.
  10. Quantum chemical study of the spectral characteristics of fluorescein dyes combined with chitosan A.V. Rogova, F.N. Tomilin, M.A. Gerasimova, E.A. Slyusareva В кн: «AMPL-2021 Pulsed lasers and laser applications 12–17 сентября 2021 Tomsk, Russia. Abstracts. 2021». С. 12.
  11. A.V Rogova, F.N. Tomilin, M.A. Gerasimova, E.A. Slyusareva / Modeling of Electronic Spectra of Ionic Forms of Eosin and Erythrosin // Russ. Phys. J. – 2020. – Vol. 63, Is. 8 – P. 1417-1423.
  12. Влияние pH на электронные спектры флуоресцеиновых красителей в водных растворах А.В. Рогова, Ф.Н. Томилин, М.А. Герасимова, Е.А. Слюсарева Тезисы докладов первой всероссийской научной конференции с международным участием «Енисейская фотоника – 2020», 2020, С. 132-133.
  13. Спектральные свойства биоконъюгатов на основе арабиногалактана и родаминовых красителей Е.В. Хименко, Н.В. Слюсаренко, Н.Ю. Васильева, Е.А. Слюсарева В кн: Тезисы докладов первой всероссийской научной конференции с международным участием «Енисейская фотоника – 2020», 2020, С. 146-147.
  14. Спектральные свойства связанных с биополимером родаминовых красителей Е.В. Хименко, Е.А. Слюсарева В кн: МНСК-2020 Физические методы в естественных науках и материаловедении. Материалы 58-ой Международной научной студенческой конференции 10-13 апреля 2020г., 2020, С. 102.
  15. Влияние ионного состояния на электронные спектры галогензамещенных производных флуоресцеина А.В. Рогова, Ф.Н. Томилин В кн: МНСК-2020 Физические методы в естественных науках и материаловедении. Материалы 58-ой Международной научной студенческой конференции 10-13 апреля 2020г., 2020, С. 93.
  16. Реакции с участием возбужденных состояний флуоресцеиновых красителей : монография / Е. А. Слюсарева. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2020. – 170 c.
  17. Спектральные и кислотно-основные характеристики ионных форм флуоресцеина в возбужденном состоянии Д.П. Суржикова, В.И. Третьякова, М.А. Герасимова, Е.А. Слюсарева В кн: Тезисы докладов первой всероссийской научной конференции с международным участием «Енисейская фотоника – 2020», 2020, С. 142-143
  18. Влияние фотоиндуцированного переноса протона на pH сенсорные свойства флуоресцеина Е.А. Слюсарева Д.П. Суржикова, В.И. Третьякова, М.А. Герасимова В кн: Тезисы докладов первой всероссийской научной конференции с международным участием «Енисейская фотоника – 2020», 2020, С. 138-139.
  19. Испускание флуоресцеина в экстремально кислых средах Д.П. Суржикова, Е.А. Слюсарева В кн: МНСК-2020 Физические методы в естественных науках и материаловедении. Материалы 58-й Международной научной студенческой конференции 10-13 апреля 2020г., 2020, С. 100
  20. Gerasimova, M.A. Fluorescence and photoinduced proton transfer in the protolytic forms of fluorescein: Experimental and computational study / M.A. Gerasimova, F.N. Tomilin, E.Yu. Malyar, S.A. Varganov, D.G. Fedorov, S.G. Ovchinnikov, E.A. Slyusareva // Dyes and Pygm. –2020. – V. 173. – P. 107851.
  21. Tomilin F.N. Solvent effect in the theoretical absorption and emission spectra of fluorescein dyes / A.V. Rogova, E.V. Kaufman, A.S. Drevolsky, M.A. Gerasimova, E.A. Slyusareva // Proc. SPIE – 2019. – V. 11322 – P. 113220O-1-113220O-6
  22. Метод синхронного сканирования в диагностике флуоресцирующих состояний протолитических форм флуоресцеина Суржикова Д.П., Герасимова М.А., Слюсарева Е.А. В кн.: Сборник тезисов, материалы Двадцать пятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-25, Крым), г. Симферополь, 19-26 апреля 2019. С.254-255
  23. Время разрешенная спектроскопия для разделения сложных составных спектров флуоресценции. Лащук О.О., Герасимова М.А., Слюсарева Е.А. В кн.: Материалы Юбилейной международной молодежной конференции по люминесценции и лазерной физике, посвященной 50-летию первой школы по люминесценции в Иркутске, г. Иркутск, 1-6 июля, 2019. С. 49.
  24. Экспериментальные методы изучения многокомпонентных флуоресцирующих систем. Слюсарева Е.А., Герасимова М.А. В кн.: Материалы Юбилейной международной молодежной конференции по люминесценции и лазерной физике, посвященной 50-летию первой школы по люминесценции в Иркутске, г. Иркутск, 1-6 июля, 2019. С. 89.
  25. Solvent effect in the theoretical absorption and emission spectra of fluorescein dyes. Rogova A.V., Artyushenko P.V., Shchugoreva I.A., Gryaznova A.A., Gerasimova M.A., Slyusareva E.A., Tomilin F.N. В кн. XIV International conference AMPL – 2019 Pulsed lasers and laser applications, г. Томск, 15-20 сентября, 2019. С. 58.
  26. Synchronous scanning of fluorescent ionic forms of fluorescein. Surzhikova D.P., Gerasimova M.A., Slyusareva E.A. В кн. XIV International conference AMPL – 2019 Pulsed lasers and laser applications, г. Томск, 15-20 сентября, 2019. С. 65

 

Назад

 

Print Friendly, PDF & EmailРаспечатать
 

Back to Top