Фото выключатель: Одноклавишный выключатель с подсветкой, белый UNIVersal Олимп О0121 — цена, отзывы, характеристики, фото

Содержание

Выключатель 2-клав Шоколад Schneider-Electric Glossa GSL000851

Выключатель GSL000851 двухклавишный,10А, 1П, 250В Цвет Шоколад; Серия Glossa; Производитель Schneider Electric

Выключатель двухклавишный для управления двумя группами освещения. 

Выключатели Glossa, особенности:

 

  1. Прочный металлический суппорт с дополнительными ребрами жесткости 
  2. Прочные и острые монтажные лапки, зафиксированные в корпусе для удобного монтажа 
  3. Механизм из специального огнестойкого пластика 
  4. Контакты выключателей из технического серебра (сплав серебра и никеля) 
  5. Клавиши из прочного пластика, стойкого к УФ-излучению и появлению царапин 

Технические характеристики:

  • Тип изделия: выключатель, схема 5
  • Параметры сети: 250В 50Гц
  • Номинальный ток: 10AX
  • Число полюсов: 1
  • Число клавиш: 2
  • Подсветка: нет
  • Клеммы: винтовые, сечение до 2,5мм2
  • Монтаж: скрытый
  • Габаритные размеры: 71х71х38,5мм
  • Защита: IP20

Схема подключения:

Серия Glossa (Schneider Electric)

Серия розеток и выключателей Glossa производится в России. При этом, в серии используются немецкие механизмы.  Приятный дизайн и широкая цветовая гамма делают изделия Glossa универсальными для любого интерьера. Технологические особенности серии позволяют легко и быстро монтировать розетки и выключатели. А высокая надежность механизмов обеспечит долгую и безопасную эксплуатацию.

Серия Glossa от Schneider Electric

  • Широкая цветовая гамма: 14 цветов: белый, молочный, бежевый, перламутр, алюминий, платина, титан, дуб, фисташковый, сиреневый туман, графит, шоколад, антрацит, баклажановый.
  • Легкий монтаж: удобное подключение, надежные лапки, быстрое выравнивание при многопостовой установке, прочный суппорт
  • Качественные материалы: накладки из прочного долговечного пластика, контакты розеток из латуни с высоким содержанием меди
  • Безопасность: токоведущие части закрыты пластиком, контактные группы выключателей из технического серебра  
  • Множество функций: силовые розетки; выключатели одно-, двух,- трехклавишные; карточные выключатели; переключатели, USB-розетки, ТВ-розетки, коммуникационные розетки.
  • Рамки, горизонтальная и вертикальная установка, до 4-х постов.

Выключатель 2-клав Шоколад Schneider-Electric Glossa
Изображения и характеристики данного товара, в том числе цвет, могут отличаться от реального внешнего вида. Комплектация и габариты товара могут быть изменены производителем без предварительного уведомления. Описание на данной странице не является публичной офертой.

Выключатель 2-клав Шоколад Schneider-Electric Glossa — цена, фото, технические характеристики. Для того, чтобы купить Выключатель 2-клав Шоколад Schneider-Electric Glossa в интернет-магазине prestig.ru, нажмите кнопку «В КОРЗИНУ» и оформите заказ, это займет не больше 3 минут. Для того чтобы купить Выключатель 2-клав Шоколад Schneider-Electric Glossa оптом, свяжитесь с нашим оптовым отделом по телефону +7 (495) 664-64-28

  • ожидается Щелковская.
    Пункт самовывоза
  • ожидается Щелковская. Магазин
  • ожидается Удаленный склад (доставка +2 дня)
Цвет коричневые
Тип устройства выключатели/включатели
Кол-во линий Двухклавишный (2 клавишный)
Комплектация Механизм с клавишами
Подсветка
без подсветки
Материал пластик
Степень защиты IP20 (для сухих помещений)
Монтаж встраиваемые

Фотореле.

Фото выключатель 10A. Датчик включения уличного освещения 220В, цена 69.80 грн.

Фотореле, датчик включения уличного освещения 220В.
Сумеречные выключатели. Фото выключатели 10А.

Назначение:
Автоматы уличного освещения (фотореле, АУО) предназначены для автоматического включения светильников при снижении освещенности до определенного порога и автоматического выключения светильников при увеличении освещённости до определённого порога. Их применение уменьшает затраты на электроэнергию и исключает человеческий фактор при ежедневной необходимости включении и отключении освещённости.


Фото-выключатель предназначен для подключения нагрузки, например, осветительных приборов, в темное время суток и отключения нагрузки в светлое.

Технические параметры:
― пределы работоспособности: 100+450 В.* 45+65 Гц.*
― максимальный ток нагрузки: 10 А.
― максимальная мощность: 2200 Вт;
― порог срабатывания освещения регулируется от 4 до 16 Люкс;
― время задержки подачи напряжение: 60-180 секунд;
― диапазон рабочих температур: от -30°C до +50°C;
― габаритные размеры 80 х 50 х 30 мм.


*Переменное напряжение синусоидальной формы.

Принцип действия:
Приблизительно через 2 минуты после того, как освещение фото датчика уменьшится ниже порога, устанавливаемого подстроечным резистором, фото выключатель подключит нагрузку.
Приблизительно через 2 минуты после того, как освещение фото датчика увеличится выше порога, устанавливаемого подстроечным резистором, фото выключатель отключит нагрузку.

Схема подключения:
Схема подключения к сети изображена на корпусе фото выключателя.

Назначение клемм:
Фвх ― входной фазный провод;
Фвых ― выходной фазный провод;
0 ― провод нейтрали.

Порядок эксплуатации:
Установить фото выключатель в место контроля освещения.
Присоединить сетевые провода согласно схеме на корпусе фото выключателя.
Подать сетевое напряжение и если требуется, провести настройку порога освещения подстроечным резистором.

Техники безопасности:
Во избежание пожара не допускается эксплуатация фото выключателя с нагрузкой, превышающей максимально допустимое значение.
Запрещается использовать фото-выключатель со вскрытым корпусом.
Не допускается попадание воды внутрь корпуса.
В случае неисправности не питайтесь отремонтировать фото выключатель самостоятельно.

Гарантийные обязательства:
Срок гарантии ― 6 месяцев со дня продажи.
Замена брака осуществляется продавцом по месту приобретения.

Доставка по Украине.

Словарь по розеткам, выключателям, терморегуляторам и другим ЭУИ

25 августа 2017

Что общего между мастером-электриком и врачом? Зачастую их объединяет склонность к написанию непонятных текстов. То, что электрик пишет на листе бумаги, часто похоже на рецепт и часто также неразборчиво и непонятно. Двойные розетки с/з с/у сл.к. — догадываетесь, что это такое? Чтобы помочь вам в этом разобраться, мы составили небольшой словарик, надеемся, что он будет Вам полезен.

Периодически наши торговые партнеры при составлении ценников или при описаний продукции на сайтах используют ряд аббревиатур, общепринятых среди специалистов, но непонятных для покупателей розеток и выключателей.

Разберем, что значат самые распространенные из них.

  1. Общие аббревиатуры, относящиеся ко всем электроустановочным изделиям
    1. Что такое розетки и выключатели с/у? Что такое розетки и выключатели сп?

      Это розетки и выключатели скрытой установки (С/У), они же розетки для скрытой проводки (СП), т. е. встраиваемые, утапливаемые в стену.

      Как это выглядит?

      На фото: белая розетка скрытой установки с заземлением в однопостовой рамке Florence.

      Какие еще бывают розетки и выключатели, кроме изделий скрытой установки (или изделий для скрытой проводки)? Розетки и выключатели могут быть открытой установки, они же навесные розетки и выключатели, см. п.2.

    2. Что такое розетки и выключатели о/у? Что такое розетки и выключатели оп?

      Это розетки и выключатели открытой установки (они же розетки для открытой проводки), т.е. навешиваемые на стену.

      Как это выглядит?

      На фото: белая розетка открытой установки с заземлением стороннего производителя.

      Какие еще бывают розетки и выключатели, кроме изделий открытой установки (или изделий для открытой проводки)? Розетки и выключатели могут быть скрытой установки, они же встраиваемые розетки и выключатели, см. п.1.

    3. Что такое розетки и выключатели опт. уп.?

      Это розетки и выключатели в оптовой упаковке.

      Как это выглядит?

      На фото: картонная упаковка электроустановочных изделий Florence, внутри нее – электроустановочные изделия одного и того же артикула в полимерных блистерах.

      Как еще могут быть упакованы розетки и выключатели, кроме оптовой упаковки? Они могут иметь индивидуальную упаковку, например, они могут быть упакованы в прозрачный полимерный блистер. Как правило, блистер — это упаковка, предназначенная для удобного размещения изделия на крючках или на стеллажах гипермаркета.

  2. Аббревиатуры в описании электрических розеток
    1. Что такое розетки с/з?

      Это розетки и выключатели с заземлением.

      Как это выглядит?

      На фото: белая розетка Florence скрытой установки с заземлением в однопостовой рамке, артикул механизма 1E10201300.

      Какие еще могут быть розетки, кроме розеток с заземлением? Розетки могут быть без заземления, см. п.2.

    2. Что такое розетки б/з?

      Это розетки и выключатели без заземления.

      Как это выглядит?

      На фото: белая розетка Florence скрытой установки без заземления в однопостовой рамке, артикул механизма 1E10301300.

      Какие еще могут быть розетки, кроме розеток с заземлением? Розетки могут быть с заземлением, см. п.1.

    3. Что такое розетки с/з нем. ст.?

      Это розетки и выключатели с заземлением немецкого стандарта, т. е. стандарта Schuko (два контакта заземления сверху и снизу на лицевой панели розетки).

      Как это выглядит?

      На фото: белая розетка Florence скрытой установки с заземлением в однопостовой рамке.

      Какие еще могут быть розетки, кроме розеток с заземлением? Розетки могут быть с заземлением французского стандарта. Они не получили широкого хождения в России, хотя электроприборы, снабженные евровилками, поддерживают этот формат заземления.

    4. Что такое розетки з/ш?

      Это розетки с защитными шторками.

      Как это выглядит?

      На фото: белая розетка с защитными шторками скрытой установки с заземлением в однопостовой рамке Florence.

      Для чего нужны защитные шторки? Это обсуждается в отдельной статье «От чего защищают розетки с защитными шторками?».

      Какие еще могут быть розетки, кроме этих? Розетки могут быть без защитных шторок, по умолчанию вам часто предложат именно такие розетки. Они дешевле, но их лучше устанавливать вне детских комнат или комнат с повышенной влажностью. Кстати, розетки для влажных помещений (т.е. розетки с высокой степенью защиты) должны в том числе иметь защитные шторки.

    5. Что такое розетки 2к+з?

      Это розетки с заземлением.

      Как это выглядит?

      На фото: белая розетка с защитными шторками скрытой установки с заземлением в однопостовой рамке Florence.

      Какие еще могут быть розетки, кроме розеток с заземлением? Розетки без заземления, см. п.2.

    6. Что такое розетка с кр.?

      Это розетки с крышкой.

      Как это выглядит?

      На фото: белая розетка с крышкой скрытой установки с заземлением в однопостовой рамке Florence.

    7. Что такое розетка дв.? Что такое роз.х2?

      Это двойная розетка.

      Как это выглядит?

      На фото: двойная белая розетка скрытой установки с заземлением Florence.

    8. Что такое розетка для каб. кан.?

      Это розетка для кабельного канала.

      Как это выглядит?

      На фото: белая розетка для кабель-канала стороннего производителя. Розетки для кабельных каналов имеют в конструкции пазы для монтажа в профиль кабель-канала. Есть серии кабель-каналов, которые позволяют встраивать практически любые электроустановочные изделия с помощью специально разработанных пластиковых суппортов.

  3. Аббревиатуры в описании выключателей и переключателей
    1. Что такое выключатель1 кл.?

      Это одноклавишный выключатель.

      Как это выглядит?

      На фото: одноклавишный выключатель скрытой установки в однопостовой рамке Florence.

      Какие еще бывают выключатели? Выключатели могут быть двухклавишными и трехклавишными.
    2. Что такое выключатель 2 кл.?

      Это двухклавишный выключатель.

      Как это выглядит?

      На фото: двухклавишный выключатель скрытой установки в однопостовой рамке Florence.

      Какие еще бывают выключатели? Выключатели могут быть одноклавишными и трехклавишными.
    3. Что такое выключатель с подсв.?

      Это выключатель с подсветкой.

      Как это выглядит?

      На фото: одноклавишный выключатель с подсветкой скрытой установки в однопостовой рамке Florence.

      Какие еще бывают выключатели? Выключатели могут быть без подсветки.
    4. Что такое пер. на 2 напр.?

      Это переключатель на 2 направления, он же универсальный выключатель, он же проходной выключатель, он же переключатель с электрической схемой:

      Как это выглядит?

      На фото: одноклавишный выключатель с подсветкой скрытой установки в однопостовой рамке Florence.

      Какие еще бывают выключатели, кроме универсальных выключателей (=переключателей на два положения)? Выключатели могут иметь другую электрическую схему, например, схема одноклавишных выключателей Florence с арт. 1E31301300, 1E31301301, 1E31301302, 1E31301303 такая:


  4. Аббревиатуры в описании телевизионных розеток
    1. Что такое ТВ-розетка окон.

      ? TV оконеч.? TV-FM-SAT окон.?

      Это оконечная телевизионная розетка. Телевизионный кабель доходит до ТВ-розетки и подключается к ней. При этом другие ТВ-розетки подключаются через свои телевизионные кабели (топология сети «звезда»).

      Как это выглядит?

      На фото: одноклавишный выключатель с подсветкой скрытой установки в однопостовой рамке Florence.

      Какие еще бывают ТВ-розетки? ТВ-розетки могут быть проходными. Тогда телевизионный кабель доходит до ТВ розетки, подключается к ней, и его можно вести дальше к другим ТВ-розеткам. подключение телевизионных розеток шлейфом может быть причиной возникновения наводок и помех, поэтому в линейке Florence присутствуют только одиночные телевизионные розетки. Их применение обеспечивает лучший сигнал и не дает дополнительных помех и наводок.

  5. Аббревиатуры в описании интернет-розеток и других слаботочных розеток
    1. Что такое розетка RJ45

      Это интернет-розетка, RJ45 – это обозначение разъема.

      Как это выглядит?

      На фото: одиночная интернет-розетка RJ45 категории 5е Florence.

      Какие еще бывают слаботочные розетки? Есть много вариантов похожих разъемов, например, разъем RJ14, который соответствует телефонной розетке.
    2. Что такое розетка RJ45 cat.5e? RJ45 кат. 5е?

      Это интернет-розетка RJ45 категории 5е (это самый распространенный вид интернет-розеток).

      Как это выглядит?

      На фото: двойная интернет-розетка RJ45 категории 5е Florence.

      Какие еще бывают розетки RJ45? Для офисных решений с высокоскоростным интернетом выпускаются розетки категории 6. Они применяются вместе со специальными интернет-кабелями, поддерживающими высокую скорость передачи данных. Розетки RJ45 кат. 6 можно устанавливать в домашних решениях, однако в большинстве случаев это не даст выигрыша в скорости интернета при том, что они существенно дороже розеток категории 5е.
    3. Что такое розетка RJ45 cat.5e? RJ45 кат. 5е?

      Это интернет-розетка RJ45 категории 5е (это самый распространенный вид интернет-розеток).

      Как это выглядит?

      На фото: двойная интернет-розетка RJ45 категории 5е Florence.

      Какие еще бывают розетки RJ45? Для офисных решений с высокоскоростным интернетом выпускаются розетки категории 6. Они применяются вместе со специальными интернет-кабелями, поддерживающими высокую скорость передачи данных. Розетки RJ45 кат. 6 можно устанавливать в домашних решениях, однако в большинстве случаев это не даст выигрыша в скорости интернета при том, что они существенно дороже розеток категории 5е.

  6. Аббревиатуры в описании рамок электроустановочных изделий
    1. Что такое гор. рамка?

      Это горизонтальная рамка. Не все рамки универсальны. В серии Florence механизмы корректно устанавливаются в многопостовые рамки только если рамки расположены горизонтально.

      Как это выглядит?

      На фото: тройная рамка для электроустановочных изделий Florence.

      Какие еще бывают ТВ-розетки? ТВ-розетки могут быть проходными. Тогда телевизионный кабель доходит до ТВ розетки, подключается к ней, и его можно вести дальше к другим ТВ-розеткам. подключение телевизионных розеток шлейфом может быть причиной возникновения наводок и помех, поэтому в линейке Florence присутствуют только одиночные телевизионные розетки. Их применение обеспечивает лучший сигнал и не дает дополнительных помех и наводок.
    2. Что такое рамка 2 пост.?

      Это двухпостовая рамка, т.е. рамка на два механизма.

      Как это выглядит?

      На фото: двойная рамка для электроустановочных изделий Florence.

      Какие еще бывают рамки? Рамки могут быть одно-, двух-, трех-, четырех- и пятипостовые. Все эти виды рамок присутствуют в серии Florence.

  7. Аббревиатуры в описании аксессуаров для электроустановочных изделий
    1. Что такое л.

      п. розетки?

      Это лицевая панель розетки.

      Как это выглядит?


      На фото: лицевая панель белой розетки скрытой установки с заземлением Florence 1E10201300, поставляется в комплекте с розеткой.

  8. Аббревиатуры в описании термостатов
    1. Что такое эл. термостат?

      Это электронный термостат. Температура поддержания на таком термостате задается с помощью электронного табло.

      Как это выглядит?

      На фото: электронный термостат OKE-20 в однопостовой рамке Florence (рамка поставляется в комплекте).

      Какие еще бывают термостаты, кроме электронных? Термостаты бывают механическими, на которых температура поддержания задается вручную с помощью шкалы, например, аналоговый термостат OKE-10.

Встретили другую непонятную аббревиатуру? Спросите у нас, что она значит! Мы доступны по телефонам, указанным в разделе «Контакты». Если вам понадобится консультация по выбору электроустановочных изделий, наши сотрудники всегда будут рады вам помочь!

делаем датчик света своими руками, простое фотореле для уличного освещения и сумеречный выключатель

Один из важных компонентов автоматики в наружном освещении, наравне с детекторами движения (ДД) и таймерами, это фотореле (или световое реле, сумеречный выключатель, фотодатчик). Предназначением этого устройства является включение наружного освещения и не только, при приходе темноты, без вмешательства человека.

За счет ускорения темпов технического прогресса и промышленных объемов производства сегодня цена светового реле не «кусается». В этой публикации мы рассмотрим устройство фотореле и особенности его подключения, кроме того, вы узнаете, как изготовить световое реле собственными руками.

Сфера использования

В большинстве своем световое реле предназначается для включения и отключения уличного освещения в автоматическом режиме. Имеются и иные возможности использования, в частности, посредством светового реле можно отрегулировать запуск водяного насоса фонтана с утра, а остановку под вечер. Сфера использования светоуправляемых приборов чрезвычайно обширна, они позволят решать самые разные вопросы, не только сопряженные с освещением.

Логично использование сумеречного выключателя для управления осветительным оборудованием в общественных местах, парках, торговых и промплощадках, на автопарковках, дорогах.

Устройство не позабудет включить освещение в вечернее время и выключить поутру без вмешательства человека. Система на 100% самостоятельна.

В частном домовладении также применяют автоматическое освещение, но здесь существенную роль играет цена на электрическую энергию. Отнюдь не всегда необходимо, чтобы осветительные приборы во дворе светили целую ночь, тратя недешевое электричество.

Как правило, требуется, чтобы освещение включалось с приходом темноты на протяжении определенного времени, а затем выключалось. Или же освещение включается исключительно в темное время суток на непродолжительный отрезок времени при присутствии людей в освещаемой области, например, около отхожего места, автогаража. В подобных ситуациях актуальны устройства, оборудованные вспомогательными приборами в виде ДД либо таймера.

Разновидности устройств

С учетом предназначения и исполняемых обязанностей прибор регулировки света подразделяется на несколько ключевых типов.

С интегрированным фотоэлементом (датчиком освещенности)

Нередко подобные устройства консолидированы в общий узел с управляемым осветительным прибором и предназначаются для монтажа на улице. Наделены высокой степенью влаго-, пылезащиты, не меньше IP44.

Функционируют исключительно с тем прибором, в который интегрированы.

С выносным детектором освещенности

Электронный узел монтируется в шкаф, щиток либо устанавливается в ином огражденном от влияния неблагоприятных условий погоды месте, в связи с этим требования к уровню защиты оболочки IP понижены, хватает IP20. Датчик освещенности монтируется снаружи и соединяется посредством электропроводов с электронным узлом. Требования к IP датчику освещенности аналогичны уличному исполнению, не меньше IP44.

Разнесенная структура дает возможность формировать щиты автоматизации и управления уличным освещением, где сумеречный выключатель – это один из элементов комбинированной, многоуровневой схемы.

При подсоединении электроконтактов светового реле к электромагнитному аппарату либо мощному внешнему реле открывается возможность осуществлять управление нагрузкой большой мощности, в частности, в случае управления приборами освещения автопарковки, супермаркета или автомобильной дороги.

На разные уровни напряжения

Электропитание сумеречного выключателя может быть рассчитано на разные напряжения тока, 12, 24, 220, 380 Вольт. Имеются модификации с довольно обширным спектром питающих напряжений от 12 до 264 В. Образцы на невысокое напряжение 12 и 24 В могут функционировать в схемах с использованием других источников электрической энергии, солнечных батарей, ветроэлектрических установок с аккумуляторным сопровождением.

Видов устройств управления светом достаточно много. В числе их имеются как обыкновенные, с опцией включения/отключения, так и профессиональные. Профессиональные отличаются расширенным набором функций (встраиваемые таймеры, календарь событий, возможность управлять дежурным и основным освещением).

С целью упрощения настройки и контроля за функционированием системы приборы оборудованы экраном. Наличие энергетически независимой памяти позволяет запоминать установленные настройки.

Структура сумеречного выключателя

Ключевым компонентом светового реле является фотодетектор, в электросхемах могут использоваться транзисторы, диоды, фотосопротивление (фоторезистор), фотоэлементы. При перемене величины светового потока, падающего на фотоэлектрический элемент, меняются его характеристики, такие как электросопротивление резистора, перемена состояния электронно-дырочного перехода в полупроводниковых триодах и диодах, а также перемена напряжения на контактах фотоэлемента.

Затем сигнал обнаруживается усилителем и устройством сравнения (компаратором – в его роли можно задействовать операционный усилитель типа К140УД6, К140УД7 либо аналогичные) и осуществляется переключение двухтактного эмиттерного повторителя, переключая или отключая нагрузку.

В роли выходных элементов управления применяют реле или симметричный триодный тиристор. При подсоединении светового реле нужно ознакомиться с практическим руководством, особенно предельной мощностью выходного узла, уделить внимание виду лампочек освещения (диодные лампы, газоразрядные, накаливания).

Необходимо знать, что фотореле с тиристорным выходом не может функционировать с энергосберегающими лампочками, не предназначенными для этого, и монтируются в регулятор мощности лучистой энергии лампы. Этот аспект нужно принимать во внимание, чтобы не остаться со ставшими неработоспособными световым реле и лампочкой. Теперь разберем пару схем для сборки светового реле в домашних условиях своими силами.

Самостоятельная сборка

Исходя из того, какой вид светового реле вы избрали, будет определяться и схема его изготовления. Сейчас мы рассмотрим простую схему, по которой можно будет без каких-либо затруднений смонтировать прибор своими руками. В собственной основе фотореле имеет микросхему КР1182ПМ1. Если на улице светло, фоторезистор (фотодиод) VT1 засвечен. Протекающий через его p-n переход электроток закрывает внутри фазового регулятора симисторы. Вследствие этого симистор VS1 окажется закрыт, а лампочка EL1 не станет светиться.

Как только подходит вечер, происходит понижение освещенности фотодиода VT1. Вследствие этого уменьшается и электроток, проходящий через p-n переход. Это влечет за собой то, что в микросхеме открываются транзисторы. Они, как правило, содействуют открыванию симистора VS1 и включению лампочки.

Лишь потому, что схема изготовления подобного датчика не имеет пороговых компонентов, включение лампочки и ее отключение осуществляется размеренно. Помимо этого, большая чувствительность сумеречного выключателя дает возможность включаться осветительному прибору на всю силу исключительно при приходе глубоких сумерек.

Дабы уменьшить помехи в деятельности самодельного устройства, в схему необходимо добавить катушку индуктивности L1 и конденсатор C4.

В роли конденсатора нужно брать К73-16 либо К73-17 с напряжением не меньше 400 В. Равным образом можно применять конденсаторы К50-35. На теплоотвод с поверхностной платформой в 300 см2 нужно инсталлировать симистор VS1. Катушку индуктивности делаем из 2 склеенных ферритовых фильтров К38×24×7 (можете взять модель М2000НМ). Обмотку накручиваем в один слой, который должен состоять из 70 витков проволоки ПЭВ-2 с сечением в 0,82 миллиметра.

Грамотно собранное световое реле не имеет нужды в отладке. При возникновении потребности увеличить чувствительность в схему следует добавить еще один фотодиод. При его отсутствии можно сделать из старого транзистора МП 39 либо МП 42 – срезать у него оболочку напротив коллектора. При отладке непременно соблюдайте меры предосторожности, поскольку все элементы прибора будут пребывать под напряжением.

Второй метод сборки

Имеется и несколько иной метод. Тут сборка осуществляется на основе полупроводникового встроенного устройства Q6004LT (квадрак). В такой версии вам потребуются:

  • устройство Q6004LT;
  • фотодиод;
  • обыкновенный резистор.

Собранный прибор будет питаться от электросети в 220 В. Принцип действия этой схемы такой.

  • Свет создает на фотодатчике небольшое сопротивление. Одновременно на управляющем электроде устройства Q6004LT будет пребывать маленькое напряжение.
  • Квадрак останется закрытым. Вследствие чего сквозь него электроток проходить не будет.
  • Когда светосила уменьшится, на фотодиоде увеличится сопротивление, что будет способствовать резкой смене напряжения, подающегося на тринистор.
  • Повышение амплитудного значения напряжения до метки в 40 В влечет за собой открытие симистора. По цепи побежит ток, в итоге включится освещение.

Чтобы произвести настройки этой схемы, нужно использовать резистор. Его изначальное сопротивление должно быть 47 кОм, но сила сопротивления должна выбираться с учетом типа задействованного в электросхеме фотодиода. В роли фотодатчика можно применять следующие компоненты: СФ3-1, ФСК-7 либо ФСК-Г1.

Использование мощного устройства Q6004LT позволяет подсоединить к самодельному прибору нагрузку мощностью до 500 Вт. А применение в схеме вспомогательного теплоотвода даст возможность повысить мощность до 750 Вт. В будущем возможно использование квадрака, обладающего рабочими токами 6, 8, 10 либо 15 А.

Основные достоинства такой схемы сборки – это минимальное количество элементов, нет блока питания и возможность увеличения мощности. Вследствие этого сборка данного прибора в домашних условиях пройдет довольно скоро и без затруднений, даже когда этим займется новичок.

О том, как собрать фотореле своими руками, смотрите далее.

5 самых распространенных ошибок при ремонте в спальне, которых следует избегать

Именно поэтому эксперты советуют подойти к ремонту взвешенно и рационально. Составьте четкий план, учтите каждый нюанс и ни в коем случае не допускайте этих 5 дефектов в спальной комнате.

Интересно Известный девелопер назвал плюсы и минусы законопроекта об обеспечении прав на недвижимость

Слишком малое количество розеток

Продумайте розетки для любых целей / Фото Pinrerest

Это один из тех нюансов, которые стоит продумать еще до этапа косметического ремонта. Несмотря на то, что считается, будто большое количество розеток – это прерогатива кухни, именно в спальне вы заряжаете телефоны и другую технику, здесь же необходимо предусмотреть место для подключения светильников и ни в коем случае не забыть о телевизоре. Кроме того, учтите, что во время уборки вам придется найти розетку для пылесоса, утром может возникнуть потребность включить утюг, а зимой, вероятно, придется подключить обогреватель. Выделите для всех этих целей достаточное количество розеток.

Выключатель только у входа

Важно иметь несколько выключателей света / Фото Pinterest

У вас бывало такое, что вы пришли с работы без сил, удобно устроились на кровати, но забыли выключить верхний свет. Приходится собрать всю волю в кулак и пройти бесконечно длинные 2 метра до выключателя.

Поэтому дизайнеры настаивают, что лучше разводить выключатели в соответствии с планом размещения мебели. И кроме главного – у двери, установить еще тот, который будет отвечать за регулирование света с постели.

Неправильное расположение выключателей

Подобные проблемы встречаются в перепланированных старых квартирах.

Чтобы не столкнуться с ситуацией, когда вы вынуждены заходить в темное помещение и на ощупь искать включатель посреди комнаты, начните перепланировку и ремонт с разведения розеток и перемещения выключателей. Помните, что выключатель должен располагаться по правую сторону ручки дверей.

Также важно угадать с высотой. Поскольку вы будете повторять действие включения / выключения ежедневно, необходимо сделать его удобным и даже неощутимым.

Тяжелые полки над кроватью

Избегайте массивных конструкций и установите минималистичные полки над кроватью / Фото Pinterest

Тяжелые полки и навесные шкафы над кроватью часто выглядят непропорционально и портят вид спальни. Кроме того, они создают потенциальную опасность. Если вы все же решились на такой шаг, убедитесь, что шкаф прочно прикреплен к стене, а вес предметов, которые здесь хранятся, не сможет перегрузить полку.

К теме Заполните пространство: дизайнеры интерьеров назвали 7 антитрендов в оформлении дома

Неправильный цвет стен

Представления об уюте и идеальном цвете для расслабления достаточно индивидуальны, однако базовые правила утверждают, что цветовую гамму для спальни следует выбирать крайне осмотрительно. Некоторые цвета (красный, оранжевый, желтый) могут усиливать тревогу, а следовательно – они не подходят для комнаты, где вы планируете отдыхать. Бежевый, зеленый, синий и голубой цвета наоборот – успокоительные.

Ремонт спальни: 5 главных ошибок / Фото Pexels

И наконец, приступая к меблировке, позаботьтесь о скрытых местах для хранения, удобной кровати и теплом ковре. Ведь это – основные вещи, которые творят уют в спальне.

Как перенести снимки экрана с коммутатора Nintendo на другое устройство

  • Есть два способа переноса снимков экрана с Nintendo Switch: с помощью карты microSD или через учетную запись Twitter или Facebook.
  • После того, как вы загрузили снимки экрана на карту microSD, вы можете извлечь карту и вставить ее в другое устройство, например, в компьютер.
  • Подключив учетную запись Twitter или Facebook, вы сможете публиковать снимки экрана в Интернете прямо со своего коммутатора.
  • Посетите техническую библиотеку Business Insider, чтобы узнать больше.
Идет загрузка.

Возможность делать снимки и снимки экрана на игровой консоли не новость.Почти каждая консоль, выпущенная за последние 10 лет, имеет эту функцию.

Но Nintendo Switch позволяет делать снимки экрана так же легко, как и на вашем телефоне — фактически, проще, поскольку у него есть собственная специальная кнопка для снимков экрана. Нажмите один раз, чтобы сделать снимок экрана, или удерживайте, чтобы снять видео.

Однако единственная часть процесса, которая не является интуитивно понятной, — это перенос этих снимков экрана с вашего коммутатора на другое устройство. Для этого вам понадобится карта microSD и устройство для чтения SD-карт или учетная запись в социальной сети.

Вот как перенести снимки экрана и видео с вашего коммутатора.

Как перенести снимки экрана с Nintendo Switch с помощью SD-карты

Пока у вас есть SD-карта со свободным местом, вставленная в Switch, любые снимки экрана, которые вы делаете, должны быть сохранены на карту. В противном случае они будут храниться в вашей системной памяти.

Это означает, что перед передачей снимков экрана необходимо убедиться, что нужные снимки экрана сохранены в нужном месте.

Чтобы сразу перенести все снимки экрана на SD-карту:

1. Откройте меню «Системные настройки». Вы можете найти его в ряду значков в нижней части рабочего стола.

Откройте настройки коммутатора.Мелани Вейр / Business Insider

2. В списке параметров в левой части страницы «Параметры системы» прокрутите вниз и выберите «Управление данными».

3. В появившемся меню прокрутите вниз и выберите «Управление снимками экрана и видео».

4. Когда появится новое меню, опция для сохранения местоположения будет уже выделена.Что бы там ни было написано рядом — «Системная память» или «карта microSD» — скриншоты сохраняются по умолчанию. Вы можете выбрать этот параметр, чтобы изменить его.

5. Чтобы убедиться, что все ваши фотографии находятся на SD-карте, прокрутите вниз до «Системная память» и нажмите A. В открывшемся меню выберите «Копировать все снимки экрана и видео на карту microSD».

  • После того, как вы это сделаете, появится экран загрузки, чтобы держать вас в курсе происходящего.

Вы можете сразу переместить все фото и видео на карту microSD. Уильям Антонелли / Business Insider

6. После того, как экран загрузки исчезнет и все файлы будут перенесены, полностью выключите систему и извлеките SD-карту.

Как только вы это сделаете, вы можете передавать снимки экрана, куда хотите.

Для переноса определенных снимков экрана на SD-карту:

1. Откройте фотоальбом коммутатора. Это вариант на главном экране, который выглядит как синяя фотография.

2. Нажмите Y, чтобы открыть меню «Фильтр», затем прокрутите вниз и выберите «Системная память».

3. Найдите снимок экрана, который вы хотите сохранить на SD-карту, в альбоме и откройте его.

4. Открыв снимок экрана, снова нажмите A, чтобы открыть меню «Редактирование и публикация».

5. В этом меню прокрутите вниз и выберите «Копировать».«

Скопируйте скриншоты на SD-карту. Мелани Вейр / Business Insider

6. Появится всплывающее окно с вопросом, действительно ли вы хотите скопировать изображение на карту microSD. Выберите «Да».

Повторите этот процесс с любым количеством снимков экрана, которое хотите переместить. Когда вы закончите, вы можете извлечь SD-карту и перенести их в любое место, где захотите.

Следует отметить, что большинство компьютеров не могут считывать карты microSD сами по себе — вам, вероятно, понадобится адаптер для карт microSD.

Как передать снимки экрана с Nintendo Switch с помощью Twitter или Facebook

Этот метод бесплатный и не требует дополнительного оборудования.Все, что вам понадобится, это учетная запись в Twitter или Facebook. Вам также понадобится учетная запись Nintendo, связанная с вашим Switch.

Обратной стороной является медленная работа — в одном посте можно передать не более четырех фотографий. Так что, если вы пытаетесь передать хотя бы 20 скриншотов, потребуется пять отдельных постов.

1. Откройте фотоальбом коммутатора и выберите один снимок экрана, который вы хотите передать через социальные сети.

2. Нажмите A, чтобы открыть меню редактирования и публикации.Здесь выберите «Опубликовать», чтобы передать одну фотографию, или «Опубликовать пакет», чтобы передать до четырех фотографий.

Вы можете размещать одну или несколько фотографий одновременно. Мелани Вейр / Business Insider

3. Если у вас более одного профиля на коммутаторе, выберите профиль, из которого вы хотите публиковать сообщения.

  • После этого выберите, хотите ли вы опубликовать снимок экрана в Facebook или Twitter. Если вы еще не подключили свои учетные записи в социальных сетях к Switch, вам придется войти в систему.

4. Предварительный просмотр сообщения появится на экране вашего Switch. Как только вы закончите вносить необходимые изменения, опубликуйте их.

Вы можете выбрать «Изменить место публикации» для переключения между Twitter и Facebook. Мелани Вейр / Business Insider

После того, как снимки экрана появятся в Twitter или Facebook, вы можете сохранить их прямо с сайта на любое устройство, имеющее доступ в Интернет.

Мелани Уир

Автор-фрилансер

границ | Дизайн, синтез, исследование и применение макромолекулы Photoswitch

Введение

Фотомолекулярные переключатели могут обратимо проявлять различные свойства из-за их структурных изменений под воздействием светового стимула, что делает их новыми фаворитами в последние десятилетия в областях, требующих эффектов переключения, таких как информатика и химическое зондирование (Sun et al. , 2012; Юань и др., 2014; Чан и Чу, 2015; Ким и др., 2015; Bian et al., 2016a). Как правило, фотопереключатели обладают сопряженной структурой и точным пространственно-временным контролем, таким как хиральный геликен, азобензол, диарилетен, спиропиран, бинафтильные соединения (Beharry and Woolley, 2011; Sun et al., 2012; Yuan et al., 2014; Chiang and Chu, 2015; Kim et al., 2015; Bian et al., 2016a; Lubbe et al., 2017; Chen et al., 2018; Lerch et al., 2018). Среди этих молекул азобензолы интенсивно исследовались из-за их гибкости (Chen et al., 2009, 2018; Schmidt et al., 2010; Бехарри и Вулли, 2011; Ли и др., 2014; Юань и др., 2014; Дека и др., 2015; Биан и др., 2016а, б; Lin et al., 2016; Люббе и др., 2017; Lerch et al., 2018). При стимуляции УФ-светом азобензол может изомеризоваться из транс-формы в цис-форму (Henzl et al., 2006). При видимом свете или небольшом нагревании цис-форма азобензола обратно превращается в транс-форму (Henzl et al., 2006). К сожалению, цис-форма азобензола нестабильна в естественном состоянии (Pang et al. , 2018). Фактически, фотопереключатели должны удовлетворять следующим требованиям: определенная термостойкость, усталостная долговечность, обнаруживаемость и неразрушающая читаемость. Согласно предыдущим исследованиям, азобензол не может обеспечить термостабильность и усталостную долговечность, что ограничивает его применение в качестве фотопереключателя (Pang et al., 2018). Пытаясь решить эту проблему, многие усилия, включая наши исследования, были приложены для разработки новых азобензолов с помощью всевозможных замен в противоположных положениях, чтобы улучшить их свойства в качестве фотопереключателей (Pang et al., 2014, 2015, 2018; Ye et al., 2016). Помимо этих отчетов, молекулы с фотопереключением на основе азобензола, управляемые видимым светом, также ранее теоретически разрабатывались различными замещающими группами (Pang et al., 2014, 2015; Ye et al., 2016).

Хотя эти предыдущие методы частично успешно решили проблему, не все факторы, влияющие на применение азобензола, были выяснены. Например, полярность растворителей влияет на переход транс-в-цис и стабильность цис-формы из-за стэкинга между молекулами, что заставляет азобензол терять свои характеристики фотопереключения (Pang et al., 2018). Кроме того, небольшие молекулы азобензола обладают некоторой цитотоксичностью. Такие недостатки ограничивают его применение во многих областях, особенно в областях, связанных с биомедициной. Полимеры менее токсичны, чем небольшие молекулы с аналогичной структурой. Поэтому сополимеры на основе азобензола были разработаны с использованием блока AZO в качестве подвесной группы с учетом подвижности на одном конце в исследованиях. Радикальная полимеризация — хороший способ синтезировать сополимер, который также использовался в исследованиях. Чтобы решить проблему наложения в воду, другие мономеры должны быть введены в полимер на основе азобензола в качестве разбавителя цепи, чтобы увеличить расстояние между молекулами азобензола, предотвращая их наложение.Чтобы расширить его применение в области биомедицины, необходимо учитывать гидрофильность. С одной стороны, гидрофильная структура поможет сополимеру лучше диспергироваться в водном растворе. С другой стороны, гидрофильная биосовместимость в целом хорошая. Поэтому с учетом этого (Hu and Gong, 2016) были выбраны гидрофильные мономеры HEMA и NVP для полимеризации с мономером азобензола.

Кроме того, исследования также сосредоточены на функционализации макромолекул (Tseng et al., 2016; Cao et al., 2018; Wu et al., 2018). Хотя методов модификации макромолекул существует множество, гибкая, умеренная и надежная реакция по-прежнему является эффективным и действенным методом модификации полимера. Поэтому в сополимер одновременно вводили функциональную группу для дальнейшей модификации в процессе синтеза сополимера.

В целом новизна исследования заключается в предоставлении доступного и широко применяемого сополимера фотопереключателя. Поэтому в этом исследовании изучались характеристики систематического светового отклика и предварительная оценка цитотоксичности in vitro синтезированного сополимера в различных средах.

Эксперимент

Материалы

N-гидроксисукцинимид (NHS), акрилоилхлорид, п-аминоазобензол (AZO), конканавалин (conA) и 2-морфолиноэтансульфоновая кислота (MES) были приобретены у Aladdin. Дихлорметан (DCM), диэтиловый эфир, тетрагидрофуран (THF), диоксан, пероксид бензоила (BPO), триэтиламин (TEA) и диметилсульфон (DMSO) были получены от Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd, Китай. Трипсин, среда Игла, модифицированная Дульбекко (DMEM), диацетат флуоресцеина (FDA) и 3- (4,5-диметил) тиазол-2,5-диметилтетразолий бромид (MTT) были получены от Sigma.Фетальная бычья сыворотка (FBS) была приобретена в Sijiqing biotech. Co., Китай. Все остальные реагенты и растворители были аналитической чистоты и использовались в том виде, в котором они были получены.

Синтез и характеристика мономеров AZO и NAS

Мономер AZO и NAS синтезировали ацилхлорированием. Вкратце, 10 мМ AZO или NHS растворяли в 10 мл безводного DCM, к которому при перемешивании добавляли 11 ммоль TEA. Затем одиннадцать миллимолярных акрилоилхлорида в 10 мл безводного DCM добавляли по каплям в вышеуказанный раствор в течение 1 часа под баней с ледяной водой.Затем баню с ледяной водой убирали, реакционный раствор герметично закрывали и продолжали реагировать в течение 4–5 ч при комнатной температуре. После завершения реакции полученный реакционный раствор фильтровали, промывали насыщенным раствором NaCl и несколько раз разделяли с помощью делительной воронки для удаления соли и непрореагировавших реагентов. Наконец, продукт был получен перегонкой при пониженном давлении. Конечные продукты были охарактеризованы с помощью ядерного магнитного резонанса 1 H ( 1 H ЯМР, Bruker, AV300) с использованием CDCl 3 в качестве растворителя.

Синтез и характеристика сополимера AZO-HEMA-NVP-NAS

Сополимеры

синтезированы радикальной полимеризацией. Вкратце, каждый мономер с определенным соотношением, указанным в таблице 1, один за другим добавляли в круглодонную колбу, в которую добавляли 30 мл диоксана для растворения 10 ммоль мономеров. После растворения мономеров к реакционному раствору добавляли 5 мл 0,1 ммоль / мл раствора BPO / диоксана. Затем в раствор вводили азот, чтобы избавиться от кислорода в течение 15 мин перед герметизацией раствора.Запечатанный раствор реагировал при 70 ° C в течение 24 часов. Конечный продукт осаждали диэтиловым эфиром и несколько раз растворяли в ТГФ для очистки полученного сополимера. Наконец, сополимеры были получены сублимационной сушкой (−50 ° C 7–8 Па). Конечные продукты были охарактеризованы с помощью ядерного магнитного резонанса 1 H ( 1 H ЯМР, Bruker, AV300) с использованием ДМСО в качестве растворителя и детектирования методом дифференциальной сканирующей калориметрии (PerkinElmer, DSC 8500).

Таблица 1 . Соотношение подачи мономера для сополимеров.

Характеристики отклика и восстановления сополимера

Выбранный сополимер растворяли в ДМСО с получением разбавленного раствора сополимера, который отслеживали с помощью УФ-спектроскопии (Cary 50). Ультрафиолетовая лампа (10 Вт) использовалась в качестве источника фото для индукции транс-цис-перехода домена AZO. После УФ-облучения использовали белый свет 685 мВт / см 2 для индукции цис-транс-восстановления при комнатной температуре. Чтобы отслеживать структурные изменения молекул, в реальном времени записывали УФ-спектры в зависимости от времени облучения и времени восстановления.Для демонстрации усталостной прочности молекул применялись методы многократного облучения и восстановления.

Разбавленный водный раствор сополимера получали разбавлением раствора сополимера ДМСО и отслеживали с помощью УФ-спектроскопии для исследования реакции и эффективности извлечения. Помимо вышеупомянутых характеристик в растворе ДМСО, также отслеживалось и записывалось влияние плотности света и температуры на время восстановления цис-транс. Кроме того, состояние макромолекул в водном растворе было охарактеризовано динамическим светорассеянием (DLS, nano ZS) и просвечивающим электронным микроскопом (TEM, Philips, Tecnai 12).Прозрачность водного раствора сополимера в зависимости от значения pH регистрировали с помощью УФ-спектроскопии.

Расчеты ДПФ

Все расчеты проводились с помощью (Frisch et al., 2009) программ Gaussian 09 на уровне CAM-B3LYP / 6-31G (d, p). Были продемонстрированы электростатические потенциалы молекул, в которых положительные и отрицательные области оказались красными и синими соответственно (Ransil, 1961). Энергия взаимодействия между цис-AZO и HEMA, ΔEcis-AZO ··· HEMA, была рассчитана как: Δ E цис AZO ··· HEMA = E всего — ( E cis AZO + E HEMA ).Ошибка суперпозиции базисного набора (BSSE) была исправлена ​​методом противовеса (Boys and Bernardi, 1970) при расчетах энергий связи.

Предварительная оценка сополимера для биомедицинского применения

ConA использовали для функционализации выбранного сополимера простым методом. Вкратце, ConA добавляли в 0,1% водный раствор сополимера с концентрацией 5 мг / мл при перемешивании и реагировали с доменом NAS в течение 24 часов. полученный продукт очищали с использованием вышеупомянутого метода (диэтиловый эфир / ТГФ) и получали сублимационной сушкой для дальнейшего использования.

Клетки

HUVEC инкубировали в увлажненной атмосфере, состоящей из 95% воздуха и 5% CO 2 при 37 ° C. Для эксперимента использованные клетки отделяли с использованием 0,25% трипсина в PBS. Одновременно мономер AZO, сополимер и сополимер-ConA диспергировали в DMEM с определенными концентрациями отдельно с тем же молярным соотношением (домен AZO). Затем 100 мкл вышеупомянутого раствора добавляли в каждую лунку 96-луночного культурального планшета, в которую впоследствии добавляли 100 мкл клеточной суспензии, содержащей 20000 клеток.Цитотоксичность оценивали с помощью анализа МТТ после культивирования клеток в течение 24 часов. Вкратце, после того, как 20 мкл МТТ инкубировали с клетками в течение 4 ч, добавляли 200 мкл ДМСО для растворения образовавшегося пигмента формазана. Поглощение 150 мкл вышеуказанного раствора при 560 нм регистрировали с помощью считывающего устройства для микропланшетов (Infinite M200 PRO) (Pang et al., 2018).

Статистический анализ

Данные были проанализированы с использованием теста t на предмет различий. Результаты были представлены как среднее значение ± стандартное отклонение. Уровень значимости был установлен на уровне p <0.05.

Результаты и обсуждение

Синтез и характеристика мономера AZO и мономера NAS

Группа

C = C была модифицирована на молекулы AZO и NHS, соответственно, путем ацилхлорирования. Химическая информация о мономере была подтверждена спектром ЯМР 1 H и спектром ЯМР 13 C на Фигуре 1. Из спектра ЯМР 1 H на Фигуре 1A химические сдвиги от 5,7 до 6,6 частей на миллион были приписаны трем H на виниле. группы в положениях a, b, c, что указывает на успешную модификацию винила на молекулы AZO.Одновременно химические сдвиги от 7,1 до 8,2 м.д. приписываются H бензольного кольца и иминных групп. Согласно интегрированию пика от 7,1 до 8,2 частей на миллион, количество H в бензольном кольце и иминных группах было 10, что соответствовало структуре мономера AZO на Фигуре 1A и указывало на то, что продукт был чистым без каких-либо примесей. Помимо спектра ЯМР 1 H, химические сдвиги были отнесены к спектру ЯМР 13 C один за другим, как показано на рисунке 1A, что также соответствовало структуре мономера AZO.Таким образом, спектры ЯМР подтвердили, что мономер AZO был синтезирован успешно.

Рисунок 1. (A) 1 H ЯМР спектр и 13 C ЯМР спектр мономера AZO. (B) 1 H ЯМР-спектр и 13 C ЯМР-спектр мономера NAS.

Точно так же химические сдвиги трех H на винильной группе в положениях a, b, c подтвердили успешную модификацию винила на молекуле NHS в спектре ЯМР 1 H на Фигуре 1B, химический сдвиг в 2.9 м.д. относятся к H пятичленного кольца в положении d, которое было интегрировано до 4, то есть количество H в пятичленном кольце было 4. Кроме того, были получены химические сдвиги в спектре ЯМР 13 C. присваивались один за другим, как показано на рисунке 1B, что также соответствовало структуре NAS. Таким образом, успешный синтез НАС подтвержден спектрами ЯМР.

Синтез и характеристика сополимера AZO-HEMA-NVP-NAS

Синтезированные сополимеры AZO-HEMA-NVP-NAS были охарактеризованы спектром ЯМР 1 H на Фигуре 2A.Детали химического сдвига перечислены следующим образом: химические сдвиги от 7,4 до 8,5 м.д. приписываются протонам бензольного кольца в домене AZO в положении 1–4, химический сдвиг при 2,7 м.д. приписывается протонам пятикомпонентной группы. -членное кольцо на домене NAS в положении 5, химические сдвиги от 1,2 до 2,3 м.д. приписываются протонам пятичленного кольца на домене NVP в положении 6–8, химические сдвиги от 0,5 до 1,2 м.д. приписываются протонам метил в HEMA-домене в положении 9.Таким образом, четыре различных звена сополимера были подтверждены спектрами ЯМР. Помимо качественного анализа, спектр ЯМР 1 H предоставил количественную информацию, поскольку площади резонансных пиков пропорциональны количеству протонов. В соответствии с областями на фиг. 2A в различных положениях, относительное содержание доменов можно рассчитать по среднему соотношению интенсивностей протонов, которое приведено в таблице 2. По сравнению с исходным соотношением мономеров, меньше мономера AZO вошло в полимерную цепь для сополимера 1.И наоборот, когда коэффициент подачи AZO был увеличен, больше мономера AZO вошло в полимерную цепь. В то же время выход сополимера сополимера 2 и сополимера 3 был намного меньше, чем у сополимера 1, согласно экспериментальным результатам. Был сделан вывод, что три других мономера, особенно HEMA, нелегко сополимеризовались с мономером AZO, когда соотношение подачи AZO было уменьшено до 10 и 5. Более того, когда соотношение подачи AZO было больше 20, можно было обнаружить больше неполимеризованного мономера AZO в полимеризованной системе.Кроме того, сополимер 1 может растворяться в ДМСО и имеет определенную растворимость в воде при использовании ДМСО в качестве сорастворителя, но сополимер 2 и сополимер 3 лишь незначительно растворяются в ДМСО и не могут растворяться в воде.

Рис. 2. (A) 1 Спектры ЯМР H сополимеров. (B) Кривая ДСК сополимеров.

Таблица 2 . Структурная информация сополимеров.

Чтобы прояснить структурные характеристики сополимеров, была обнаружена кривая ДСК для сополимеров, которая показана на рисунке 2B.Для сополимера 1 очевидный переход T g был обнаружен около 80–90 ° C; для сополимера 2 Т г перехода снижена до 50 ° С; для сополимера 3 был исключен переход T g , что указывает на то, что домен AZO на полимерной цепи не имеет очевидного перехода T g . Согласно нашим предыдущим исследованиям, T г pHEMA было около 110 ° C, а T г PVP было около 130 ° C (Roorda et al., 1988; Xiang and Anderson, 2005). Таким образом, был сделан вывод, что длина домена HEMA или домена NVP на цепи сополимера была короче нормальной длины их гомополимеров, поскольку переход T g напрямую зависел от длины домена полимеров.На основании вышеупомянутого обсуждения и анализа сополимер 1 был выбран для дальнейшего исследования.

Характеристики реакции и характеристики сополимера

Поскольку молекула AZO реагировала на УФ-свет, УФ-свет использовался для индукции перехода изомеризации молекулы или домена AZO, что отражалось в УФ-спектре их разбавленного раствора на основании проверенной теории и предыдущих исследований. Во-первых, УФ-спектры разбавленного раствора сополимера ДМСО в зависимости от времени облучения и времени восстановления отслеживали на фиг. 3A, B.Перед УФ-облучением наблюдался максимум поглощения при 360 нм, принадлежащий π-π * переходу, и небольшой плоский пик поглощения при 450 нм, принадлежащий n-π * переходу (рис. 3A), которые, соответственно, были отнесены к транс -изомер и цис-изомер домена AZO на полимерной цепи. При УФ-облучении максимальное поглощение при 360 нм значительно уменьшилось и сместилось до 346 нм, а поглощение при 450 нм немного увеличилось со временем облучения до 60 с, что указывает на то, что транс-форма перешла в цис-форму (рис. 3А).Легкий синий цвет сместился от 360 до 346 нм, что можно объяснить структурным откликом сополимера на стимуляцию ультрафиолетовым светом, поскольку, согласно нашим предыдущим исследованиям, это явление не было обнаружено в малых молекулах AZO (Pang et al., 2018). При облучении белым светом абсорбция при 346 нм постепенно смещалась до 360 нм и восстанавливалась до соответствующего исходного значения в течение 70 минут, а абсорбция при 450 нм также была восстановлена ​​до соответствующего исходного значения, что подтвердило обратимое и эффективное восстановление транс-структуры. (Рисунок 3B).Быстрый переход из транс в цис на фото обеспечил быстрое время отклика сополимера, и одновременно постепенный процесс восстановления обеспечил достаточное время работы. Во-вторых, сопротивление усталости сополимера оценивали путем многократного облучения УФ / белым светом. Поглощение при 360/346 нм раствора сополимера в ДМСО как функция номера цикла записано на рисунке 3C. Было обнаружено, что максимальное поглощение при 360 нм, либо первоначально, либо после восстановления, стабилизировалось на уровне 1,4–1,5 независимо от времени круга, и одновременно минимальное поглощение при 346 нм после УФ-облучения стабилизировалось около 0.7 независимо от времени круга (рис. 3C). Более того, время реакции на облучение было стабильным на уровне 1 мин, а время реакции восстановления было стабильным на уровне 70 минут, независимо от времени круга (рис. 3D). Эти результаты подтвердили, что цис-форма может существовать стабильно после облучения, а транс-форма может быть восстановлена ​​после облучения белым светом без каких-либо признаков усталости или фотообесцвечивания. Как правило, эффективное структурное изменение, стабильное быстрое время срабатывания, достаточно стабильное / контролируемое время работы и сопротивление усталости — все это желательные свойства фотопереключателя.Таким образом, эти результаты показали, что синтезированный сополимер в растворе ДМСО проявлял типичные характеристики фотопереключения, которые превосходили немодифицированную небольшую молекулу AZO с очевидным явлением фотообесцвечивания и неконтролируемым процессом реакции / восстановления в соответствии с нашими предыдущими исследованиями (Pang et al. ., 2018).

Рисунок 3 . УФ-спектры раствора сополимера 1 в ДМСО в зависимости от времени облучения (A) и времени восстановления (B) . (C) Поглощение при 360 нм / 346 нм раствора сополимера 1 в ДМСО как функция номера цикла. (D) Время отклика на облучение при УФ-облучении и время отклика при восстановлении при 685 мВт / см 2 белый свет и комнатная температура в зависимости от номера цикла.

Помимо органического растворителя, водный раствор был более часто используемой средой для фактического применения фотопереключателя. Таким образом, характеристики сополимера в разбавленном водном растворе также интенсивно исследовались (рис. 4).Неудивительно, что водный раствор сополимера имел те же УФ-спектры, что и раствор сополимера в ДМСО. Точно так же максимальное поглощение на 360 нм значительно уменьшилось, а поглощение на 450 нм немного увеличилось со временем облучения до 60 с (рис. 4A), а затем поглощение на 360 и 450 нм могло быть обратимо восстановлено до соответствующего исходного значения в течение 120 мин. (Рисунок 4B). Кроме того, максимальное поглощение при 360 нм либо в начале, либо после восстановления стабилизировалось на уровне 1.5–1,7 независимо от номера цикла, и одновременно минимальное поглощение при 346 нм после УФ-облучения стабилизировалось на уровне 0,7–0,8 независимо от времени круга (рис. 4C). Аналогичным образом, время реакции на облучение было стабильным на уровне 1 мин, а время реакции восстановления было стабильным на уровне 120 минут, независимо от времени круга (рис. 4D). Эти результаты показали, что синтезированный сополимер в водном растворе также проявляет типичные характеристики фотопереключателя, что расширяет его потенциальное применение, особенно в областях, связанных с биомедициной.Напротив, согласно нашим предыдущим исследованиям, из-за своей дисперсности немодифицированные небольшие молекулы AZO в воде не могли обнаруживать УФ-излучение. Поскольку контролируемое восстановление является идеальным состоянием для применения фотопереключателя, были изучены факторы, включая температуру и плотность света, влияющие на восстановление из цис-формы в транс-форму (рисунки 4E, F). Время реакции восстановления сокращается с повышением температуры независимо от облучения белым светом, как показано на рисунке 4E.В темноте восстановление из цис-формы в транс-форму не могло быть осуществлено через 7 дней при 20 ° C. Но когда температура была повышена до 50 ° C, время реакции восстановления сократилось в значительной степени до 5 часов. При облучении белым светом время реакции восстановления линейно уменьшалось с увеличением температуры. Более того, время восстановления при белом свете было короче, чем в темноте, пока температура не достигала 80 ° C. Что касается эффекта интенсивности белого света, время реакции восстановления значительно сократилось с увеличением интенсивности света, как показано на рисунке 4F.Подробный процесс восстановления представлен на рисунках S1 – S3.

Рисунок 4 . УФ-спектры водного раствора сополимера 1 в зависимости от времени облучения (A) и времени восстановления (B) . (C) Поглощение при 360 нм / 346 нм водного раствора сополимера 1 как функция номера цикла. (D) Время отклика на облучение при УФ-облучении и время отклика при восстановлении при 685 мВт / см 2 белого света в зависимости от номера цикла.Время отклика восстановления как функция температуры (E) и интенсивности света (F) .

Теоретически, в молекулах или доменах AZO участвовали два основных состояния для транс- и цис-структуры и одно возбужденное состояние. Переход от транс к цис должен преодолевать энергетический барьер из основного состояния транс структуры в возбужденное состояние, в то время как переход от цис к транс должен преодолевать энергетический барьер из основного состояния цис структуры в возбужденное состояние (Kathan and Hecht, 2017).Был сделан вывод, что УФ-свет может обеспечить достаточно энергии, чтобы вывести молекулы или домен AZO из основного состояния транс-структуры в возбужденное состояние, и аналогично тепло / белый свет может обеспечить необходимую энергию для выведения молекулы или домена из основного состояния цис-структуры. в возбужденное состояние. Таким образом, было легко понять, что более высокая температура и интенсивность света приводят к более короткому времени отклика при восстановлении. Как правило, энергия транс-формы ниже, чем энергия цис-формы, и поэтому транс-структура более стабильна, чем цис-структура.

Исходя из вышеупомянутых результатов и обсуждений, домен AZO в среде макромолекул обладал гораздо лучшими стабильными и контролируемыми характеристиками восстановления и усталостной долговечностью, чем мономер AZO или небольшая молекула AZO, хотя они обладали аналогичным свойством быстрого светового отклика. Чтобы прояснить микроструктурную взаимосвязь между доменами, электростатический потенциал, энергия взаимодействия и переходные барьеры были рассчитаны с использованием вычислений DFT, как показано на рисунке 5.Путем оптимизации было обнаружено, что домен транс-AZO проявлял электронейтральность, в то время как домен цис-AZO проявлял слабые электронодонорные характеристики. Одновременно три других домена проявляли электронодонорные характеристики из-за наличия атомов O. Однако конец домена HEMA проявлял некоторые характеристики акцептора электронов (рис. 5А). Кроме того, энергия взаимодействия между доменом cis-AZO и доменом HEMA была рассчитана как -7,5 ккал / моль (рис. 5B), что не было очевидным и не привело бы к значительному взаимодействию между ними.Чтобы проверить вывод, два переходных барьера между основным транс-состоянием и возбужденным состоянием (Δ E trans TS ) и между возбужденным состоянием и основным цис-состоянием (Δ E цис TS ) были рассчитаны (Рисунок 5C). Было обнаружено, что Δ E trans TS домена AZO в окружении макромолекулы был почти таким же, как у мономера AZO, что также было причиной аналогичного свойства быстрого ответа при стимуляции УФ-светом. .Хотя Δ E цис TS домена AZO в окружении макромолекулы был немного выше, чем у мономера AZO, разница между ними не была достаточно большой, чтобы привести к значительному изменению рабочих характеристик. Даже исходя из оптимальных или рассчитанных результатов, цис-форма домена AZO на сополимере должна быть немного менее стабильной, чем мономер AZO, что противоречит нашим результатам. Таким образом, был сделан вывод, что стабильное и контролируемое свойство восстановления домена AZO на сополимере происходит из-за некоторых пространственных эффектов из-за перепутывания цепей и даже образования кластеров в растворе, особенно в водном растворе.В цис-пространственном построении кластер макромолекул был метастабильным при комбинированном действии всех видов взаимодействий, включая гидрофобный эффект, электростатические эффекты и перепутывание цепей. Хотя Δ E цис TS для самого домена AZO был невелик, переход восстановления из цис-в-транс, необходимый для изменения всей конструкции кластера, который представляет собой сложную систему и не может быть рассчитан с использованием существующих и простая модель. Следовательно, для реализации этого перехода требовалась дополнительная энергия помимо Δ E цис TS для домена AZO.

Рисунок 5 . Оптимизированный (расчетный) (A) Электростатический потенциал всех доменов. (B) Энергия взаимодействия между доменом cis-AZO и доменом HEMA. (C) Барьеры перехода по расчетам DFT.

Исходя из приведенного выше обсуждения, сополимер был идеальным материалом для применения фотопереключателей, особенно в водной среде. Чтобы прояснить свойства для дальнейшего применения сополимера в водной среде, DLS и TEM были использованы для выяснения его микроскопического состояния в воде, как показано на рисунке 6.Было обнаружено, что сополимер представляет собой своего рода нанокластер в воде с эффективным диаметром около 200 нм (рис. 6А). Однако нанокластер не имел стабильной и единой формы, такой как наносфера, нанолист или даже нановолокно, когда они были высушены на медной сетке (рис. 6В). Поэтому был сделан вывод, что нанокластеры в воде нестабильны и могут образовываться из-за слабого взаимодействия. Кроме того, влияние значения pH на агрегатное состояние сополимера было изучено с использованием прозрачного раствора сополимера, который показан на Фигуре 6C.Раствор сополимера в нейтральном или щелочном состоянии проявлял прозрачные и стабильные гомогенные характеристики. Раствор сополимера в слабокислом состоянии становился мутным через 2–3 ч с явным осадком сополимера. Этот характерный сополимер обладает еще одним свойством чувствительности к pH. Эти результаты были также подтверждены вышеупомянутым выводом о стабильном и контролируемом восстановлении домена AZO на сополимере.

Рис. 6. (A) Гидродинамический диаметр агрегата сополимера 1 в воде по DLS. (B) ПЭМ-изображения агрегата сополимера 1 в воде. (C) Прозрачность водного раствора сополимера 1 в зависимости от значения pH.

Предварительная оценка сополимера для биомедицинского применения

Чтобы оценить функционализацию и биомедицинское применение сополимера, сополимер был функционализирован биоактивным белком (ConA) посредством простой реакции между доменом NAS и аминогруппой биоактивного белка. После функционализации сополимер-ConA был охарактеризован ИК-спектрами и спектром ЯМР 1 H (фигура 7).Из-за схожести химического строения сополимера и белка их ИК-спектры также были схожими. Но в спектре ЯМР 1 H сополимера-ConA относительная интеграция химического сдвига при 2,7 м.д., принадлежащего характеристической группе на домене NAS в положении 5 на рисунке 2, была снижена до 70% от исходного значения по сравнению с домен AZO. Этот вариант подтвердил успешную модификацию ConA на сополимере.

Рисунок 7. (A) ИК-спектры сополимера и сополимера-Con A. (B) 1 Спектр ЯМР H сополимера-Con A.

Поскольку цитотоксичность была основным требованием для биомедицинского применения, in vitro цитотоксичность сополимера и сополимера-ConA были оценены с использованием мономера AZO в качестве контраста, как показано на рисунке 8. OD клеток уменьшалась с увеличением концентрации сополимера и сополимера-ConA. когда их концентрация превышала 100 мкг / мл. Кроме того, OD клеток с сополимером-ConA была значительно выше, чем с сополимером, независимо от их концентрации, что указывает на меньшую цитотоксичность сополимера-ConA.Напротив, эквивалентный AZO проявлял гораздо большую острую цитотоксичность, чем сополимер и сополимер-ConA с большим значением. Хотя только 50–60% клеток могли выжить при равномерном добавлении сополимера-ConA, сополимеризация мономера AZO и функционализация биоактивного белка в значительной степени снизили цитотоксичность молекулы AZO. Эти результаты показали, что сополимер может быть подходящим материалом для применения фотопереключателей в биомедицине.

Рисунок 8 .Относительная оптическая плотность клеток как функция концентрации соединения после культивирования в течение 24 часов и инкубации с МТТ с использованием TCP в качестве контроля. * p <0,05; ** p <0,01.

Заключение

Мономер

AZO и мономер NAS были успешно синтезированы ацилхлорированием. Сополимеры AZO-HEMA-NVP-NAS были успешно синтезированы методом радикальной сополимеризации с контролируемым содержанием домена по соотношению мономеров. Молекулярная масса и стеклование сополимера зависят от соотношения мономеров.В растворе ДМСО сополимер проявлял эффективное структурное изменение, стабильное быстрое время реакции (1 мин) на УФ-свет при комнатной температуре и стабильное относительное приемлемое время восстановления (100 мин) при белом свете при комнатной температуре. Помимо этого, также наблюдали сопротивление усталости, что дополнительно подтвердило превосходные характеристики сополимера в качестве фотопереключателя. В водных растворах еще более контролируемые свойства сополимера и сопротивление усталости были подтверждены результатами. В более широком смысле, процесс восстановления можно контролировать с помощью плотности света и температуры.Результаты молекулярного моделирования подтвердили, что выдающиеся характеристики сополимера в качестве фотопереключателя не являются результатом изменения энергетического барьера или взаимодействий между отдельным атомом или даже структурными единицами, особенно в водном растворе. Таким образом, был сделан вывод, что контролируемое свойство восстановления приводит к запутыванию цепей или даже образованию кластеров. Были подтверждены и дальнейшие результаты DLS. Более того, сополимер в водном растворе проявлял свойство зависимости от pH. Наконец, сополимер был успешно функционализирован биоактивным белком благодаря простой реакции предварительного исследования для его применения в биомедицинской области.Функционализированный сополимер обладает более низкой цитотоксичностью, что подтверждает перспективность его применения в качестве фотопереключателя в биологических областях. В целом синтезированный сополимер удовлетворяет основным требованиям фотопереключателя и даже обладает выдающимися характеристиками в водной среде, что дает ему хорошие перспективы во многих областях, в том числе в биомедицине.

Авторские взносы

JP сконструировал макромолекулу и закончил расчетную часть. ZG синтезировал и охарактеризовал сополимеры.HT дал полезное предложение в части функционализации сополимера и оценки in vitro, . XM завершил синтез мономера и сополимера. HW закончила часть характеристики сополимера. XH высказал идеи и разработал все исследования.

Финансирование

Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (21702082), Фондом естественных наук провинции Цзянсу (BK20171113), проектом Цин Лань, проектом «Шесть пиков талантов» в провинции Цзянсу (JY-071).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fchem.2019.00086/full#supplementary-material

Список литературы

Биан, К., Ван, В., Хан, Г., Чен, Ю., Ван, С., и Ван, Г. (2016a). Фотопереключаемая адгезия клеток на азобензолсодержащих самоорганизующихся пленках. Chemphyschem 17, 2503–2508. DOI: 10.1002 / cphc.201600362

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Биан, К., Ван, В., Ван, С., и Ван, Г. (2016b). Специфическое высвобождение раковых клеток, инициируемое светом, из циклодекстрина / азобензола и субстрата, модифицированного аптамером. ACS Appl. Матер. Интерф. 8, 27360–27367. DOI: 10.1021 / acsami.6b09734

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Boys, S. F., and Bernardi, F. (1970). Расчет взаимодействий малых молекул по разностям отдельных полных энергий. Некоторые процедуры с уменьшенным количеством ошибок. Мол. Phys. 19, 553.

Google Scholar

Chen, C., Zhao, J., Gao, M., Meng, X., Fan, A., Wang, Z., et al. (2018). Фото-триггерные мицеллы: одновременная активация и высвобождение ингибиторов микротрубочек для химиотерапии по требованию. Biomater. Sci. 6, 511–518. DOI: 10.1039 / C7BM01053B

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, X., Hong, L., You, X., Wang, Y., Zou, G., Su, W., et al. (2009). Фото-контролируемое молекулярное распознавание α-циклодекстрина с помощью азобензола, содержащего полидиацетиленовые везикулы. Chem. Commun. 11, 1356–1358. DOI: 10.1039 / b820894h

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чан, К. Ю., Чу, К. С. (2015). Синтез светочувствительного гибридного альгинатного гидрогеля с фотоуправляемым высвобождением. Carbohydr. Polym. 119, 18–25. DOI: 10.1016 / j.carbpol.2014.11.043

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дека, С. Р., Ядав, С., Махато, М., и Шарма, А. К. (2015). Азобензол-аминогликозид: Самособирающиеся умные амфифильные наноструктуры для доставки лекарств. Colloids Surf. B Biointerf. 135, 150–157. DOI: 10.1016 / j.colsurfb.2015.07.026

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фриш, М.J., Trucks, G. W., Schlegel, H. B., Scuseria, G. E., Robb, M. A., Cheeseman, J. R., et al. (2009). Gaussian 09, редакция A.02. Уоллингфорд, Коннектикут: Gaussian Inc.

Google Scholar

Хенцль, Дж., Мельхорн, М., Гавронски, Х., Ридер, К. Х. и Моргенштерн, К. (2006). Обратимая цис-транс-изомеризация eines einzelnen azobenzol-molküls *. Angewandte Chemie 118, 617–621. DOI: 10.1002 / ange.200502229

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ху, Х.Х., и Гонг, X. (2016). Новый способ изготовления биосовместимых гидрогелей с контролируемой доставкой лекарств. J. Colloid Interf. Sci. 470, 62–70. DOI: 10.1016 / j.jcis.2016.02.037

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Катан, М., и Хехт, С. (2017). Фотопереключаемые молекулы как ключевые ингредиенты, выводящие системы из глобального термодинамического минимума. Chem. Soc. Ред. 46, 5536–5550. DOI: 10.1039 / C7CS00112F

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Д.Ю., Ли, С. А., Пак, М., Чой, Ю. Дж., Кан, С. В., Чон, К. У. (2015). Многофункциональная молекула-хамелеон с хиральными нафтильными и азобензольными фрагментами. Soft Matter 11, 2924–2933. DOI: 10.1039 / C5SM00073D

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лерх М. М., Шимански В. и Феринга Б. Л. (2018). (Фото) химия фотопереключателей Stenhouse: руководящие принципы и конструкция системы. Chem. Soc. Ред. 47, 1910–1937. DOI: 10.1039 / C7CS00772H

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, Z., Wang, P., Liu, B., Wang, Y., Zhang, J., Yan, Y., et al. (2014). Необычная фотоиндуцированная самосборка азобензолсодержащих амфифилов. Soft Matter 10, 8758–8764. DOI: 10.1039 / C4SM01395F

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Линь Л. Р., Ван X., Вэй Г. Н., Тан Х. Х., Чжан Х. и Ма Л. Х. (2016). Трис-β-дикетонатные лантаноидные комплексы на основе азобензола: обратимая транс-цис-фотоизомеризация в растворе и твердом состоянии. Dalton Trans. 45, 14954–14964. DOI: 10.1039 / C6DT01310D

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Люббе А.С., Шимански В. и Феринга Б. Л. (2017). Последние разработки в области обратимой фоторегуляции структуры и функции олигонуклеотидов. Chem. Soc. Ред. 46, 1052–1079. DOI: 10.1039 / C6CS00461J

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Панг, Дж., Гао, З. Ю., Чжан, Л., Ван, Х. М., и Ху, X.Х. (2018). Синтез и характеристика светочувствительной макромолекулы для биомедицинского применения. Фронт. Chem. 6: 217. DOI: 10.3389 / fchem.2018.00217

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Панг, Дж., Тиан, З. К., и Ма, Дж. (2014). Теоретическая конструкция фотопереключенных молекул на основе азобензола, управляемых видимым светом. Chem. Phys. Lett. 613, 110–114. DOI: 10.1016 / j.cplett.2014.07.048

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Панг, Дж., Йе, Й.Ф., Тиан, З.К., Панг, X.В.Y., Ву, К.Й. (2015). Теоретическое понимание азобис- (бензо-18-краун-6) эфира в сочетании с катионами щелочноземельных металлов. Комп. Теор. Chem. 1066, 28–33. DOI: 10.1016 / j.comptc.2015.04.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рансил, Б. Дж. (1961). Исследования молекулярной структуры. IV. потенциальная кривая взаимодействия двух атомов гелия в одноконфигурационном приближении ЛКАО МО СКФ. Chem. Phys .34: 2109.

Google Scholar

Roorda, W. E., Bouwstra, J. A., de Vries, M. A., and Junginger, H. E. (1988). Термическое поведение гидрогелей поли-гидроксиэтилметакрилата (pHEMA). Pharm. Res. 5, 722–725. DOI: 10.1023 / A: 10158859

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Schmidt, R., Hagen, S., Brete, D., Carley, R., Gahl, C., Dokic, J., et al. (2010). Об электронном и геометрическом строении транс- и цис-изомера тетра-трет-бутилазобензола на Au (111). Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 4488–4497. DOI: 10.1039 / b924409c

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sun, Y., Yu, C., Liu, Z., Huang, C., Hao, Q., and Xu, L. (2012). Синтез, структура, светочувствительные свойства 4- (2-фторбензилиденамино) антипирина: совместное экспериментальное и теоретическое исследование. Spectrochim. Acta Part A 97, 1013–1022. DOI: 10.1016 / j.saa.2012.07.117

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ценг, Ю.Т., Лу, Х.Й., Ли, Дж. Р., Тунг, В. Дж., Чен, В. Х. и Чау, Л. К. (2016). Легкая функционализация полимерных поверхностей в водных и полярных органических растворителях с помощью 3-меркаптопропилсилатрана. ACS Appl. Матер. Интерф. 8, 34159–34169. DOI: 10.1021 / acsami.6b13926

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, S., Zhang, A., Li, S., Chatterjee, S., Qi, R., Segura-Ibarra, V., et al. (2018). Трансплантация органелл: функционализация полимером изолированных митохондрий для клеточной трансплантации и изменения метаболического фенотипа. Adv. Sci. 5: 1700530. DOI: 10.1002 / advs.201700530

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сян Т. X. и Андерсон Б. Д. (2005). Распределение и влияние содержания воды на молекулярную подвижность в поливинилпирролидоновых стеклах: моделирование молекулярной динамики. Pharm. Res. 22, 1205–1214. DOI: 10.1007 / s11095-005-5277-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Е, Ю. Ф., Панг, Дж., Чжоу, X. Дж., И Хуанг, Дж.W. (2016). Понимание торсионных эффектов на оптические свойства производных азобензола. Комп. Теор. Chem. 1076, 17–22. DOI: 10.1016 / j.comptc.2015.11.022

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юань, К., Го, Ю. Дж., И Чжао, X. (2014). Новый светочувствительный азобензол-содержащий нанокольцо-хозяин для легкой инкапсуляции и высвобождения фуллерена-гостя. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 27053–27064. DOI: 10.1039 / C4CP03687E

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фотопереключатель для ферментных биотопливных ячеек, основанный на фотоокислении акцептора электронов в катоде нанозимом C-точек

https: // doi.org / 10.1016 / j.cej.2021.131258Получить права и контент

Основные моменты

Был разработан новый фотопереключатель для регулирования производительности ферментативных топливных элементов.

Фотопереключатель продемонстрировал высокую способность регулирования тока и плотности мощности.

Нанозим C-dots использовался в качестве фотосенсибилизатора кислорода.

Сначала в качестве акцептора электронов на катоде использовали 3,3 ‘, 5,5’-тетраметилбензидин.

Плотность мощности может увеличиться с 2,8 до 35 мкВт / см −2 после 20 мин освещения.

Реферат

Ферментные биотопливные элементы (EBFC) являются многообещающим экологически чистым источником энергии благодаря своим достоинствам использования возобновляемого биотоплива, экологически чистых биокатализаторов и мягких рабочих условиях. С практической точки зрения необходимо настроить выходную мощность элемента в соответствии с интересующим электрическим устройством.Однако современные подходы, основанные на чувствительных к pH или температуре материалах и ферментах в аноде или изменении проводимости на катоде, сталкиваются с рядом проблем. В этой статье мы разработали новый фотопереключатель, основанный на фотоокислении 3,3 ‘, 5,5’-тетраметилбензидина (TMB) в катоде, катализируемом нанозимами C-точек. В качестве первого фотопереключателя, использующего стратегию катодного управления, он обеспечивает быстрое, чувствительное и воспроизводимое регулирование тока EBFC и плотности мощности с помощью спроектированного рабочего механизма.После систематической оптимизации концентрации C-точек и TMB, а также площади токосъемника, ток EBFC, оснащенного фотопереключателем, вырос с 2,3 до примерно 9 мкА, а плотность мощности увеличилась с 2,8 до 35 мкВт · см — 2 после 20 минут облучения синим светом, что является улучшением по сравнению с большинством зарегистрированных переключателей. Таким образом, этот фотопереключатель позволяет регулировать выходную мощность EBFC в соответствии с конкретным фотосигналом и продвигает «умные» приложения EBFC.

Ключевые слова

Ферментные биотопливные элементы

Фотопереключатель

Нанозим с С-точками

Акцептор электронов

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2021 Elsevier B.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Fujifilm и Nintendo создали мгновенный фотопринтер для Switch Gamers

Fujifilm и Nintendo объединились для создания нового принтера для смартфонов, который позволяет геймерам Nintendo Switch распечатывать свои внутриигровые фотографии как мгновенные фотографии Instax.Он называется Instax Mini Link для принтера смартфона Nintendo Switch.

Новое устройство, также известное как «Mini Link Special Edition», основано на принтере для смартфонов Instax Mini Link (и по своим характеристикам идентично ему), которое было впервые представлено еще в октябре 2019 года. Принтер специального выпуска отличается фирменными цветовыми акцентами Switch. красного и синего цвета на верхней поверхности и кнопке питания соответственно.

Он также будет доступен в специальной упаковке ограниченного количества со специальным силиконовым чехлом, который будет выглядеть как Пикачу из серии Pokémon.

В дополнение к новой цветовой гамме Switch есть также новое специальное приложение для смартфонов, предназначенное для владельцев Nintendo Switch.

Приложение позволяет геймерам переносить внутриигровые снимки экрана (созданные с помощью функции захвата в Nintendo Switch) на свой телефон, просто отсканировав QR-код, отображаемый на игровом экране.

Затем геймер может добавить фильтры и рамки к этим снимкам экрана (или реальным фотографиям), а готовые изображения можно распечатать как физические фотографии Instax с помощью Mini Link.

Доступные кадры будут основаны на персонажах из таких игр, как Super Mario Odyssey , Animal Crossing: New Horizons и New Pokémon Snap , грядущей игры на основе фотографии, которая будет выпущена на том же дата как этот новый принтер.

Если у вас уже есть принтер Mini Link не специального выпуска, вы также сможете использовать новое приложение для печати ваших внутриигровых фотографий.

Новый Mini Link Special Edition будет доступен с 30 апреля 2021 года по цене 100 долларов.Набор чехлов Pikachu будет выпущен в конце мая по цене 120 долларов. Приложение для смартфона будет доступно бесплатно в Apple App Store и Google Play.

% PDF-1.4 % 46 0 объект > эндобдж xref 46 96 0000000016 00000 н. 0000002858 00000 н. 0000003008 00000 п. 0000003050 00000 н. 0000003092 00000 н. 0000003525 00000 н. 0000003663 00000 н. 0000003803 00000 н. 0000003939 00000 н. 0000004076 00000 н. 0000004124 00000 п. 0000004563 00000 н. 0000004611 00000 н. 0000004901 00000 п. 0000005160 00000 н. 0000005237 00000 п. 0000005262 00000 н. 0000005874 00000 н. 0000005899 00000 н. 0000006426 00000 н. 0000008784 00000 н. 0000008899 00000 н. 0000009268 00000 н. 0000009519 00000 п. 0000011895 00000 п. 0000012025 00000 п. 0000012336 00000 п. 0000013990 00000 п. 0000015949 00000 п. 0000017886 00000 п. 0000019741 00000 п. 0000019889 00000 п. 0000020440 00000 п. 0000020711 00000 п. 0000022412 00000 п. 0000025482 00000 п. 0000030591 00000 п. 0000032814 00000 п. 0000033651 00000 п. 0000034503 00000 п. 0000034572 00000 п. 0000034656 00000 п. 0000040151 00000 п. 0000040428 00000 п. 0000043676 00000 п. 0000043761 00000 п. 0000047919 00000 п. 0000047988 00000 п. 0000048068 00000 п. 0000052124 00000 п. 0000052378 00000 п. 0000055663 00000 п. 0000063459 00000 п. 0000073558 00000 п. 0000073632 00000 п. 0000073915 00000 п. 0000074168 00000 п. 0000074396 00000 п. 0000074611 00000 п. 0000077931 00000 п. 0000081077 00000 п. 0000081147 00000 п. 0000081228 00000 п. 0000084081 00000 п. 0000084355 00000 п. 0000087597 00000 п. 0000087624 00000 п. 0000088057 00000 п. 0000088157 00000 п. 0000113447 00000 н. 0000113714 00000 н. 0000113920 00000 н. 0000114008 00000 н. 0000117104 00000 н. 0000117376 00000 н. 0000117587 00000 н. 0000117884 00000 н. 0000117955 00000 п. 0000118148 00000 н. 0000118228 00000 н. 0000118271 00000 н. 0000118314 00000 н. 0000118398 00000 н. 0000118488 00000 н. 0000118531 00000 н. 0000118629 00000 н. 0000118671 00000 н. 0000118763 00000 н. 0000118805 00000 н. 0000118896 00000 н. 0000118938 00000 н. 0000119042 00000 н. 0000119084 00000 н. 0000119180 00000 н. 0000119222 00000 н. 0000002216 00000 н. трейлер ] / Назад 668540 >> startxref 0 %% EOF 141 0 объект > поток hb«b«`g`sab @

Иминотиоиндоксил в качестве молекулярного фотопереключателя с разделением полос 100 нм в видимом диапазоне

Дизайн и синтез ITI

Дизайн иминотиоиндоксила (ITI) вдохновлен структурой реагирующий на видимый свет молекулярный фотопереключатель гемитиоиндиго (HTI) 21,22 , который состоит из половины тиоиндиго и половины стильбена с фотоизомеризуемой двойной связью C = C.Тем не менее, фотоизомеризация не ограничивается двойными связями C = C. В частности, фотоизомеризация C = N недавно привлекла внимание при разработке молекулярных фотопереключателей 27,28,29,30,31 . Основываясь на этом, мы предположили, что молекулярная архитектура, сочетающая азобензол и индигоидный фотохромный элемент, также может проявлять свойства переключения.

Уже в начале 1900-х годов химическая структура ITI и подобных соединений была известна как красители 32 . Еще в 1910 году Рудольф Пуммерер сообщил об одностадийном синтезе ITI путем конденсации тиоиндоксила с нитрозобензолом 33 .Почти 100 лет спустя Соэта сообщил о синтезе той же химической структуры с использованием [4 + 1] циклоприсоединения типа Пассерини 34 , также подтвердив с помощью рентгеновской кристаллографии, что форма Z является термодинамически стабильной. Однако, насколько нам известно, поведение этих структур как молекулярных фотопереключателей до сих пор не исследовано.

Здесь мы сообщаем о синтезе шести ITI 1a-f путем конденсации тиоиндоксила с замещенными производными нитрозобензола (дополнительный рис.1). Помимо незамещенного ITI 1a , два электронодонорных заместителя ( 1b, 1c ) и три электроноакцепторных заместителя ( 1d – 1f ) были помещены в R-положение (рис. 1a), чтобы определить влияние различных схем замещения. на фотохимические свойства ITI, включая максимумы поглощения и свойства переключения. Полные экспериментальные процедуры и характеристики представлены в дополнительных методах и на дополнительном рис. 1–21.

Фиг.1

Проектирование и внедрение ITI. a Иминотиоиндоксил (ITI) по структуре представляет собой гибрид тиоиндиго (пурпурный) и азобензола (оранжевый). Группа R указывает различные заместители для изучения электронных эффектов на фотохимические свойства. b Спектры поглощения 40 мкМ ITI 1a в циклогексане, толуоле, хлороформе, МеОН и ДМСО. c Миллисекундное переходное поглощение 400 мкМ ITI 1a в МеОН при комнатной температуре. Образец облучали световым импульсом 430 нм, после чего спектр регистрировали с шагом задержки 1 мс.Цветная полоса представляет увеличенную задержку нестационарной абсорбционной спектроскопии, а пурпурная линия представляет спектр 40 мкМ Z -ITI 1a в МеОН после теплового уравновешивания

Влияние растворителя фотоизомеризации ITI

Чтобы определить влияние В среде по фотохимическим свойствам незамещенного ИТИ спектры поглощения регистрировали в пяти растворителях с разной полярностью (рис. 1б, табл. 1). Во всех растворителях Z -изомер ITI имеет полосу поглощения в области 400–500 нм с лишь ограниченным сольватохромизмом.Отсутствие четкой корреляции между полярностью растворителя и λ max, Z не наблюдалось в группе исследованных полярных растворителей (дополнительный рис. 61), как и переключатель гемитиоиндиго 35 . Расчеты по теории функционала плотности, зависящей от времени (TD-DFT) на уровне TD-M06–2X / 6–311 ++ G (2df, 2p) 36,37 , в сочетании с универсальной моделью сольватации на основе плотности (SMD ) 38 (см. Дополнительную информацию) предсказал, что полоса соответствует переходу S 0 → S 2 с преобладающим характером π → π * (HOMO → LUMO), в то время как первое возбужденное состояние S 1 является смешанное состояние со значительным вкладом n → π * (HOMO-4 → LUMO) (дополнительное примечание 2, дополнительные таблицы 1–3, дополнительные рис.23–25). Фактически, из-за закручивания фенильной группы из плоскости молекулы (см. θ 2 на рис. 2а) оба возбужденных состояния частично смешиваются.

Таблица 1 Расчетные исследования растворителей фотоизомеризации ITI Рис. 2

Расчетные исследования растворителей фотоизомеризации ITI. a Углы θ 1 (вверху) и θ 2 (внизу). b Структуры форм Z и E ITI 1a в MeOH с нумерацией атомов в центральной части молекулы, молекулярными орбиталями, участвующими в наблюдаемом электронном переходе (энергии в Хартри), и электронной плотностью графики разности (EDD), показывающие уменьшение (синий) и увеличение (красный) электронной плотности при возбуждении, полученные на SMD-TD-M06-2X / 6-311 ++ G (2df, 2p) // SMD-M06- 2X / 6-31 + G (d) уровень теории

После фотоизомеризации 1a была проведена нестационарная спектроскопия поглощения (ТА) в миллисекундном временном диапазоне, которая выявила изменения в спектре поглощения при облучении с коротким промежутком времени. шкала времени.Переходные спектры показывают смещенную в красную область полосу поглощения, относящуюся к термически нестабильному изомеру E незамещенного ITI 1a (рис. 1c, дополнительные рисунки 39–48) в области от 500 до 600 нм, где Z -ITI 1a не впитывает. Во всех растворителях спектр изомера E имеет два максимума (506–517 и 549–554 нм), из которых наиболее интенсивный выделен жирным шрифтом (табл. 1). Таким образом, ITI показывает большой Δ λ max между двумя фотоизомерами, превышающий 100 нм.Для сравнения, HTI обычно показывают Δ λ max только от 10 до 50 нм 22,39 .

Экспериментально наблюдаемые большие значения Δ λ max воспроизводятся расчетами TD-DFT, которые дополнительно подтверждают отнесение полос поглощения. На основании анализа молекулярных орбиталей (МО) полоса поглощения изомера E соответствует переходу S 0 → S 1 с преобладающим характером π → π * и небольшим вкладом n → π * ( Таблица 1 и Дополнительная таблица 2).Огромный батохромный сдвиг, наблюдаемый при фотоизомеризации, можно объяснить закруткой вокруг центральной двойной связи (C2 = N4) в изомере E (см. θ 1 и θ 2 на рис. 2a). В более закрученной структуре ( E ) π-орбиталь (HOMO) дестабилизирована (из-за менее эффективного перекрытия 2p-орбиталей атомов C2 и N4, см. Рис. 2b), что приводит к меньшей энергетической щели в E изомер.

Период полураспада изомера E ITI 1a в процессе термической ре-изомеризации был определен при комнатной температуре и находился в миллисекундном временном диапазоне, что намного короче, чем для HTI 22 .Это открытие можно приписать присутствию атома азота в ITI, который может претерпевать инверсию (дополнительный рис. 30), механизм тепловой релаксации также наблюдается для азобензолов 40 и иминовых фотопереключателей 41 . Скорость инверсии азота зависит от среды, при этом полярные растворители увеличивают реакционный барьер 42 , что согласуется с нашими экспериментальными данными (таблица 1, дополнительные рисунки 62, 63).

Теоретические наблюдения термического периода полураспада согласуются с экспериментальными, принимая во внимание ограничения моделей континуума для точного описания протонной природы MeOH.Расчеты показывают, что во всех растворителях фенильная группа перпендикулярна плоскости молекулы в переходном состоянии для обратной изомеризации от E до Z , хотя одновременное (менее стабильное) переходное состояние с планарной структурой было идентифицировано в менее полярных растворителях. а также (дополнительное примечание 4, дополнительная таблица 5). Предпочтение скрученной структуры, по-видимому, связано с более высокой полярностью этой конформации по сравнению с планарной (дополнительная таблица 6, дополнительные рис.27–30), способствуя его взаимодействию с молекулами растворителя.

Изомеризация была дополнительно изучена с помощью низкотемпературных ЯМР-экспериментов при -60 o C. Спектры ЯМР (рис. 3a) показали, что при облучении светом 455 нм сигналы изомера Z уменьшались с сопутствующий рост новых сигналов, которые можно отнести к изомеру E , достигающему 65% фотостационарного состояния (PSS). Сдвиг сигналов протонов в сильное поле при фотоизомеризации 1a также предсказывается расчетами (см. Дополнительное примечание 9 и дополнительную таблицу 12), что дополнительно подтверждает наше определение структуры.Термическая релаксация при -60 o ° C снова привела к образованию изомера Z с периодом полураспада 6,8 ± 0,5 мин без какой-либо наблюдаемой деградации. Анализ Эйринга, основанный на определении скорости обратной изомеризации при различных температурах с помощью ЯМР, позволил рассчитать термодинамические свойства стадии повторной изомеризации EZ (дополнительные рисунки 78–82), показывающие Δ H = 61,8 ± 5,2 кДжмоль −1 и Δ S = 81.6 ± 23,4 JK −1 моль −1 , что дает Δ G = 86,1 ± 8,7 кДжмоль −1 (при 298 K).

Рис. 3

ЯМР и ИК спектроскопия. a Спектры ЯМР ITI 1a в CD 3 OD при -60 o C для термически адаптированного, облученного и снова термически адаптированного образца b: E Z изомеризация ITI 1a при -60 o C в CD 3 OD, записанные без (термического) и с λ = 595 нм облучением (дополнительный рис.77, дополнительное примечание 12) c E Z Разностный спектр FTIR, записанный при облучении при 405 нм в KBr при 184 K для ITI 1a . Сравнение экспериментальных и теоретических ИК-разностных спектров 1a . Экспериментальный FTIR-разностный спектр соединения 1a был получен из спектров в темноте и под светом 405 нм, измеренных при 184 К в таблетке из KBr (дополнительные рисунки 84-86). Смоделированный разностный спектр был получен из масштабированных гармонических ИК-спектров GS (коэффициент масштабирования f = 0.98) E — и Z -изомеров 1a в ацетонитриле, рассчитанные на уровне SMD-B3LYP / 6-31 + + G (d, p). Экспериментальные FTIR-спектры также представлены на дополнительном рисунке 84 для лучшей визуализации. Дальнейшие характеристики IR можно найти в дополнительных примечаниях 7,8, дополнительных рисунках. 33–37 и дополнительная таблица 11

Важной особенностью фотопереключателя является возможность фотохимического управления в обоих направлениях исключительно с использованием видимого света.Чтобы проверить, может ли обратная изомеризация EZ быть достигнута фотохимически, ITI 1a в CD 3 OD при -60 ° C был переключен на E -изомер путем облучения 455 нм (синим) светом, и Затем определяли скорость обратной изомеризации либо без, либо с облучением светом λ = 595 нм (оранжевый). Примерно двукратное увеличение скорости обратной изомеризации наблюдалось при облучении (рис. 3b) 43 , показывая, что 1a действительно является фотопереключателем T- и P-типа, в то время как нагревательный эффект облучения может быть исключен (дополнительный рис.77). Однако следует отметить, что наблюдение фотохимической изомеризации от E до Z не имеет дополнительной ценности при комнатной температуре из-за быстрой термической ре-изомеризации.

Менее стабильный изомер E был дополнительно охарактеризован путем измерения E-Z разностных FTIR-спектров, полученных при облучении образца при λ = 405 нм при 184 К (фиг. 3c). Важно отметить, что эти спектры были получены с образцом в таблетке KBr, демонстрируя, что изомеризация также происходит в твердом состоянии.Основные спектральные особенности, связанные со структурными различиями между двумя изомерами, довольно хорошо воспроизводятся расчетами DFT (см. Распределение полос в дополнительной таблице 11, дополнительных рисунках 35 и 36 и дополнительном примечании 7.).

ZE изомеризация ITI — быстрый процесс

Измерения переходного поглощения с субпикосекундным временным разрешением были выполнены для определения шкалы времени прямой Z E изомеризации ITI, которая, как ожидается, будет очень быстрой, на основе структурные аналогии с HTI и азобензолами 22,43 .Для незамещенного ITI 1a в спектрах, записанных сразу после возбуждения светом λ = 400 нм, преобладает очень широкая полоса поглощения возбужденного состояния с интенсивностью, которая быстро затухает, оставляя постоянный слабый дифференциальный сигнал, как показано во времени разрешенные спектры, представленные на рис. 4а, и кинетические кривые на рис. 4б. Важно отметить, что долгоживущий сигнал совпадает с сигналом, измеренным в миллисекундной шкале времени (рис. 1c), и, таким образом, может быть однозначно определен как разностный спектр Z E .Очень быстрое затухание полосы поглощения возбужденного состояния указывает на то, что сама изомеризация является очень быстрым процессом, поскольку система должна достичь конического пересечения (CI), приводящего к образованию изомеров Z и E в их соответствующих основных состояний до дезактивации возбужденных состояний. Чтобы получить дополнительную кинетическую информацию о процессе, мы измерили анизотропию накачки-зонда путем регистрации переходных спектров с параллельной и перпендикулярной поляризацией пучка накачки относительно зонда.Интересно, что результирующий сигнал анизотропии, представленный на рис. 4c, показывает компонент быстрого нарастания на временной шкале в несколько сотен фемтосекунд и более медленное затухание, происходящее в пределах 12–16 пс. Временной масштаб спада анизотропии соответствует тому, что наблюдалось для азобензола в растворе 44 . Рост анизотропии в пределах начальных 500 фс указывает на то, что значительное перераспределение заряда быстро происходит, как только молекула начинает двигаться по поверхности потенциальной энергии возбужденного состояния к области конического пересечения, в соответствии с вычисленной большой разницей в дипольных моментах перехода для Формы Z и E (Таблица 1).Стоит отметить, что подобный рост анизотропии через несколько сотен фс ранее наблюдался для родопсина, который, как известно, изомеризуется в сверхбыстром временном масштабе и интерпретируется с точки зрения быстрого и существенного изменения зарядового распределения молекулы из-за активация колебательных мод, ведущих к изомеризации 45 .

Рис. 4

Сверхбыстрая нестационарная спектроскопия ITI. a Переходные спектры поглощения незамещенного ITI 1a , записанные в метаноле при возбуждении при 400 нм. b Репрезентативные кинетические следы (незакрашенные символы) и аппроксимации, полученные в результате анализа цели (непрерывная линия), c Разрешенная во времени анизотропия, начальные 3 пс показаны на вставке, d Спектры распада, связанные с видами (SADS) , полученные путем анализа кинетических следов с помощью кинетической модели, изображенной в правой нижней части рисунка. Черная кривая представляет состояние S 1 , красная кривая — горячий Z-изомер, а синяя кривая — E-изомер. e Предлагаемая модель фотоизомеризации

Наши расчеты показывают, что яркое состояние ITI является состоянием S 2 .Принимая во внимание наблюдаемый быстрый распад возбужденного состояния, мы предположили, что путь релаксации возбужденного состояния аналогичен пути релаксации азобензола. Для извлечения постоянных времени, описывающих фотодинамику системы, мы подогнали данные переходных изотропных процессов к кинетической схеме, показанной на рис. 4e, извлекая время жизни, указанные в ней, и разностные спектры, связанные с видами (SADS) переходных промежуточных соединений (рис. 4г). При возбуждении до S 2 система быстро подвергается внутреннему преобразованию в S 1 с постоянной времени ниже временного разрешения наших измерений.Это приводит к неоправданной форме спектра для этого состояния, которая не показана на рис. 4d. Остальные SADS отнесены к состоянию S 1 (черная линия), горячему изомеру Z (красная кривая) и изомеру E (синяя кривая). Очень короткий срок службы S 2 снова аналогичен тому, который известен для азобензола, для которого недавно было определено значение 50 фс 44,46 . Распад широкой полосы возбужденного состояния S 1 в течение 320 фс и рост анизотропии в той же шкале времени указывают на то, что ITI достигает области конического пересечения во временном масштабе, конкурирующем с колебательной релаксацией в S 1 .Оттуда молекула релаксирует в основное состояние изомеров Z и E , где колебательное охлаждение происходит в масштабе времени 10 пс.

Подтверждение нашей гипотезы о том, что изомеризация начинается из горячего состояния S 1 , получено из расчета сил, действующих на отдельные атомы ITI в S 2 и S 1 после вертикального возбуждения, что показывает, что молекула подвергается более выраженные структурные изменения в состоянии S 1 (подробнее см. дополнительный рис.26, дополнительное примечание 3 и дополнительная таблица 4). Присутствие атома азота в изомеризующейся двойной связи открывает возможность изомеризации, протекающей либо по механизму инверсии, либо по механизму вращения. Незначительное изменение шкалы времени релаксации возбужденного состояния, наблюдаемое в растворителях с различной вязкостью (см. Дополнительный рис. 38), в первую очередь способствует механизму инверсии, хотя, скорее всего, простое представление о движении вдоль одной координаты реакции нереально, как недавно указано для азобензола 44 .

Влияние заместителей на фотоизомеризацию ITI

Влияние заместителей на фотопереключение ITI было изучено с использованием небольшой библиотеки ITI либо с донорной группой электронов ( 1b, c ), либо с электроноакцепторной группой ( 1d-f ). Как показано на рис. 5, электронодонорные группы (EDG) приводят к небольшому сдвигу в красный цвет на λ max, Z и повышенному поглощению, в то время как электроноакцепторные группы (EWG) приводят к небольшому синему сдвигу λ . max, Z и уменьшенное поглощение (дополнительный рис.64). Теоретические расчеты воспроизводят эту тенденцию и показывают, что ауксохромные эффекты в основном обусловлены закруткой вокруг центральной одинарной связи = N-C- (θ 2 , рис. 2a). Действительно, θ 2 меньше для 1b, c , что приводит к более плоской структуре и способствует делокализации электронов (дополнительный рисунок 31 и дополнительная таблица 8) при возбуждении и увеличивает λ max, Z . В основном состоянии EDG увеличивают электронную плотность на фенильном кольце, которое имеет тенденцию «планаризоваться» для увеличения конъюгации с тиоиндоксильным фрагментом в соответствии с аналогичными ауксохромными эффектами, которые наблюдались в HTI 47 .

Рис. 5

Спектроскопические исследования влияния заместителей на фотоизомеризацию ITI. a Спектры поглощения 40 мкМ ИТИ 1a f в МеОН. b Переходные спектры поглощения ITI 1a f в MeOH после облучения на длине волны 430 нм с задержкой 3 мс. c Переходная абсорбционная спектроскопия 120 мкМ p -MeO-ITI 1b в водном буфере PBS (6,7% ДМСО), облученного световым импульсом 10 нс 430 нм и спектры, записанные с шагом задержки 1 мс.Фиолетовая линия показывает спектр поглощения 120 мкМ Z -ITI 1b в водном буфере PBS (6,7% ДМСО). Цветная полоса показывает увеличенную задержку в нестационарной абсорбционной спектроскопии. d Кюветы 1 и 2 содержат 200 мкМ ITI 1b в МеОН. Слева: оба термически адаптированы. В центре: кювета 2, облученная светом 400 нм при охлаждении до -60 ° C в ацетоновой бане. Справа: разогрев кюветы 2 до комнатной температуры. e Три цикла фотоизомеризации 100 мкМ 1b в МеОН, термически адаптированный и переключаемый светом 400 нм, при охлаждении до -60 ° C в ацетоновой бане (дополнительный рис.89)

Изомеризацию различно замещенных ITI измеряли в MeOH при облучении светом λ = 430 нм (рис. 5b, дополнительные рисунки 49–58). Была обнаружена новая полоса поглощения для всех замещенных ITI, а для электронодонорных ITI 1b и c наблюдалась впечатляюще большая Δ λ max более 100 нм. ITI 1b растворяли в МеОН и облучали длиной волны 400 нм при охлаждении до -60 o ° C (рис.5г). По сравнению с термически адаптированным состоянием изомеризация привела к явному изменению цвета. Переключение на несколько циклов 1b в MeOH не привело к наблюдаемой деградации (рис. 5e). Для всех ITI квантовый выход для прямого переключения оценивается в пределах от 4 до 6%, что относительно мало по сравнению со многими другими фотопереключателями 21 . Не было обнаружено четкой корреляции между параметром Хаммета R и квантовым выходом (дополнительное примечание 13, дополнительная таблица 14) для единственной исследуемой позиции, что означает, что допустимы как отводящие, так и электронодонорные группы.

Наши расчеты показывают, что ауксохромные эффекты на Δλ max можно объяснить комбинацией геометрических и электронных эффектов (дополнительное примечание 5). В то время как θ 2 определяет ауксохромные эффекты для изомеров Z и E таким же образом ( θ 2 больше для E , чем для Z , но степень, в которой E и Z находятся под влиянием заместителя (аналогично), закрутка вокруг центральной двойной связи C = N ( θ 1 ) наблюдается только для изомера E .Скручивание θ 1 , будучи более выраженным для заместителей EDG ( 1b , c ), приводит к более сильной дестабилизации π-орбитали (ВЗМО) изомера E для этих заместителей по сравнению с Изомер Z . Такая геометрическая особенность частично способствует уменьшению Δ λ max при переходе от 1b, c к 1a, d, e, f . Кроме того, изменение дипольного момента при возбуждении для формы E уменьшается с 2.От 37 D ( 1b ) до -5,85 D ( 1 f ) в метаноле в соответствии с природой заместителей (таблица 2). Мы обнаружили, что чем больше отрицательное значение Δμ, тем больше дестабилизация ES по отношению к GS. Этот электронный эффект также способствует уменьшению Δ λ max для заместителей EWG (дополнительная таблица 7, 8 и дополнительный рисунок 31).

Таблица 2 Расчетные исследования влияния заместителей на фотоизомеризацию ITI

Помимо изменений в спектрах поглощения Z и E , заместители также влияют на скорость термической релаксации изомера E (Таблица 2) .Не наблюдалось четкой корреляции между параметром Хамметта и периодами полураспада изомера E , хотя данные предполагали, что тенденция в группах EWG приводит к более быстрой повторной изомеризации (дополнительные рисунки 32, 65, 66, дополнительное примечание 6, стр. и дополнительная таблица 9). Такая же корреляция между параметром Хаммета R и периодами полураспада изомера E наблюдалась при -60 o ° C при облучении 455 нм в эксперименте ЯМР (дополнительные примечания 9 и 11, дополнительная таблица 13, дополнительные рисунки.67–76). Результаты DFT согласуются с этими наблюдениями, показывая, что слабая корреляция энергии активации с константами Гаммета может быть вызвана качественно разными путями релаксации для EDG- и EWG-замещенных (и нейтральных) ITI. В то время как релаксация E Z происходила через плоскую структуру TS, в случае 1b c , 1a, d-f приняли скрученную конформацию в TS (дополнительный рисунок 31). Различное поведение является результатом взаимодействия между стабилизацией TS из-за делокализации π-электронов (в пользу плоской конформации) и стабилизацией из-за полярности TS (в пользу более полярной скрученной структуры).Уменьшая электронную плотность на фенильном кольце, заместители EWG усиливают взаимодействие 2p-орбитали на азоте с π-орбиталями фенильного кольца, способствуя скрученной структуре (дополнительные рисунки 27, 30 и 32).

Изомеризация ITI в водных растворах

В области фотофармакологии фото-контроль стереохимии двойной связи используется для установления разницы в биологической активности между обоими фотоизомерами, как это было продемонстрировано для фотопереключателей азобензола и гемитиоиндиго 6,48 .Для таких биологических применений фотопереключателей решающее значение имеют растворимость в медицинских условиях и фотоизомеризация в водных и физиологических условиях, но они редко наблюдаются для переключателей полностью видимого света. Например, не сообщалось о фотоизомеризации HTI в физиологических условиях. Чтобы оценить эффективность ITI в водных растворах, незамещенный ITI 1a растворяли в фосфатно-солевом буфере (PBS, pH 7,4, 1,7% ДМСО) при ~ 30 мкМ. Облучение светом 400 нм не привело к заметной деградации (дополнительный рис.88). Мы также продемонстрировали, что ITI обладает устойчивостью к глутатиону (GSH), который обнаруживается в клетках в концентрациях до 10 мМ и является ключевым фактором деградации других молекулярных фотопереключателей 49 .

Изомеризация ITI в водном PBS (pH 7,4, 6,7% ДМСО) изучалась с использованием наиболее смещенного на красный свет p -MeO-ITI 1b (рис. 5C, дополнительные рисунки 59, 60) с переходным процессом в мс. абсорбционная спектроскопия. Изомер Z соединения 1b имеет максимум поглощения при 459 нм.При облучении синим светом наблюдался изомер E с максимумом поглощения при 560 нм, демонстрируя, что впечатляющая разница максимумов поглощения также сохраняется в водных растворах (рис. 5c). В том же эксперименте было установлено, что период полураспада изомера E составляет 10,0 ± 0,8 мс при комнатной температуре.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *