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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳鈺菁
論文名稱:紫質在溶液中、氧化鋁奈米管內及與脫輔基肌紅蛋白結合後之光譜與緩解動力學研究
論文名稱(外文):Spectroscopy and Relaxation Dynamics of Protoporphyrin(IX) Zinc(II) in Solutions, inside AAO Nanotubes and in Combination with Apomyoglobin
指導教授:刁維光
指導教授(外文):Wei-Guang Diau
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:應用化學系所
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:紫質氧化鋁奈米管聚集肌紅蛋白
外文關鍵詞:porphyrinAAO nanotubeaggregationmyoglobin
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本論文利用時間相關單光子技術系統(Time-Correlated Single Photon Counting; TCSPC)來研究紫質衍生物 Protoporphyrin (IX) Zinc (II) (ZnPP) 在THF溶液、不同pH值之水溶液、氧化鋁奈米管 (Anodized Aluminum Oxcide Nanotube, AAO ) 內以及與脫輔基肌紅蛋白 (Apo-myoglobin, Apo-Mb) 結合後的動態學。在THF溶液中,我們發現ZnPP分子產生聚集後,在螢光光譜上除了紫質原有的放光頻帶Q(0,0)及Q(0,1)以外,在此兩頻帶的中間隱含了一個新的頻帶。在生命期的測量方面,我們發現其螢光衰減曲線包含了兩個指數函數衰減:短時間的衰減生命期為0.4 ns而長時間的衰減生命期為2.2 ns。經由變化溶液的濃度,我們得知前者隨濃度愈高所佔的比例亦愈大,故推測0.4 ns為ZnPP的聚集體 (aggregates) 進行分子間能量轉移 (intermolecular energy transfer) 之時間常數,而2.2 ns則為ZnPP的單體進行系統間轉換過程( intersystem crossing)之時間常數。
我們觀測ZnPP在氧化鋁奈米管內因為聚集所產生的螢光淬熄現象 (fluorescence quenching),遠比其在THF溶液中更為嚴重。藉由改變實驗的條件,例如溶液的濃度、浸泡樣品的時間及氧化鋁奈米管之孔徑大小,可以變化分子產生聚集的形式,造成其在吸收、螢光光譜及激發態生命期上的變化。另外,我們嘗試將ZnPP和脫輔基肌紅蛋白結合在緩衝溶液 (buffer) 中,以改善ZnPP容易聚集的特性。我們並改變緩衝溶液之pH值,探討pH值對於ZnPP聚集在靜態及瞬態光譜上的影響。藉由比較此兩者的光譜及動力學結果的差異,可推測ZnPP與Apo-Mb結合的形式,同時我們也利用時間—解析螢光非等向性光譜 (time-resolved fluorescence anisotropy) 的技術來探討其動力行為。
The aggregation behaviors of Protoporphyrin (IX) Zinc (II) (ZnPP) in solutions, inside anodized aluminum oxide (AAO) nanoporous environments, and in combination with apomyoglobin (Apo-Mb) have been observed by using time-correlated single photon counting (TCSPC) technique. In ZnPP / THF solution, we observed a new band in addition to the Q (0,0) and Q (0,1) bands in the emission spectrum, and the fluorescence decays can be well described by a bi-exponential decay function with time coefficients of ~0.4 ns and ~2 ns. By observation of the change of the transients as a function of the concentration of the ZnPP / THF solution, we assign the fast and slow decay times being due to the intermolecular energy transfer of the aggregated molecules, and the S1→T1 intersystem crossing (ISC), respectively. Inside AAO, the fluorescence of ZnPP was significantly quenched. Changing the different experimental conditions such as the initial ZnPP / THF concentration, the sample immersion time, and the radial size of the AAO nanotubes, we discussed the observed relaxation dynamics. On the other hand, ZnPP molecules bound to Apo-myoglobin in buffer solution have shown sharp and red-shifted spectral feature in comparison with that of ZnPP in free buffer solutions. We studied the dynamics of the ZnPP˙Apo-Mb complex using the technique of time-resolved fluorescence anisotropy.
中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 x
附錄目錄 xviii

第一章、緒論 1
1-1 紫質分子的自我組裝 1
1-2 紫質的分子間作用力 3
1-3 紫質的聚集形式 6
1-3-1 H-聚集 6
1-3-2 J-聚集 8
1-3-3 分子之激子偶和模型 11
1-4 氧化鋁奈米材料的應用 13
1-5 本論文的研究 14

第二章、實驗技術 16
2-1 時間相關單光子計數系統 16
2-2 電子元件 19
2-2-1 分數式時間鑑別器 19
2-2-2 時間-振幅轉換器 19
2-2-3 類比-數位轉換器 21
2-2-4 多頻道分析儀 21
2-2-5 可調節式延遲器 21
2-2-6 雙光柵光譜儀 21
2-3 雷射光源 22
2-4 時間—解析螢光非等向性光譜技術 22
2-5 紫外-可見光光譜儀 25
2-5-1 電荷偶和裝置 26
2-6 螢光光譜儀 27
2-7 資料分析 27
2-8 樣品處理 28
2-8-1 氧化鋁奈米管的製成 29

第三章、紫質在有機溶液中及陽極氧化鋁奈米環境下的光譜及動力學 32
3-1 ZnPP在THF溶液中之吸收及螢光光譜 32
3-2 ZnPP在THF溶液中之S1激發態生命期 38
3-3 ZnPP在AAO奈米管內之聚集行為 43
3-3-1 ZnPP/ AAO的靜態吸收及螢光光譜 46
3-3-2 ZnPP/ AAO的瞬態螢光光譜及其激發態動力學 50
3-3-3 浸泡時間的影響 57

第四章、紫質在不同pH值水溶液中及與脫輔基肌紅蛋白結合下的光譜及動力學 63
4-1 樣品配置 64
4-2 ZnPP在不同pH值下之吸收及螢光光譜 65
4-3 ZnPP在不同pH值下之S1激發態生命期 69
4-4 ZnPP-Mb錯合物之吸收及螢光光譜. 74
4-5 ZnPP-Mb錯合物之瞬態螢光光譜 77
4-6 ZnPP-Mb錯合物的時間—解析螢光非等向性動力學 80

第五章、結論 83
附錄 84
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