Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Электрохемилюминесценция или электрогенерированная хемилюминесценция ( ECL ) - это разновидность люминесценции, возникающая во время электрохимических реакций в растворах. При электрогенерированной хемилюминесценции, электрохимически генерируемые промежуточные соединения подвергаются сильно эксергонической реакции с образованием электронно-возбужденного состояния, которое затем излучает свет при релаксации в состояние более низкого уровня. Эта длина волны испускаемого фотона света соответствует энергетической щели между этими двумя состояниями. [1] [2] Возбуждение ECL может быть вызвано реакциями переноса энергичного электрона (окислительно-восстановительными) электрогенерированных частиц. Такое возбуждение люминесценции является формой хемилюминесценции.где один / все реагенты образуются электрохимически на электродах. [3]

ECL обычно наблюдается при приложении потенциала (несколько вольт) к электродам электрохимической ячейки, содержащей раствор люминесцентных веществ ( полициклические ароматические углеводороды , комплексы металлов, квантовые точки или наночастицы [4] ) в апротонном органическом растворителе (композиция ECL). В органических растворителях как окисленные, так и восстановленные формы люминесцентных частиц могут быть получены на разных электродах одновременно или на одном, за счет изменения его потенциала между окислением и восстановлением. Энергия возбуждения получается в результате рекомбинации окисленных и восстановленных частиц.

В водной среде, которая в основном используется для аналитических целей, одновременное окисление и восстановление люминесцентных частиц трудно достичь из-за электрохимического расщепления самой воды, поэтому используется реакция ECL с сореагентами. В последнем случае люминесцентные частицы окисляются на электроде вместе с сореагентом, который дает сильный восстановитель после некоторых химических превращений (механизм окислительного восстановления).

Схематическое изображение «окислительно-восстановительных» гетерогенных механизмов ECL для пары Ru (bpy) 3 2+ / TPrA. Генерация ECL достигается только окислением TPrA и включает гомогенную реакцию катион-радикала (TPrA ° + ), как было предложено Бардом. [5] Люминофор в возбужденном состоянии Ru 2+ * релаксирует в основное состояние и излучает фотон. Вложенное изображение поверхности электрода во время ЭСЛ-излучения [6]

Приложения [ править ]

ECL оказался очень полезным в аналитических приложениях как высокочувствительный и селективный метод. [7] Он сочетает в себе аналитические преимущества хемилюминесцентного анализа (отсутствие фонового оптического сигнала) с простотой контроля реакции путем приложения электродного потенциала. В качестве аналитического метода он обладает выдающимися преимуществами по сравнению с другими распространенными аналитическими методами благодаря своей универсальности, упрощенной оптической установке по сравнению с фотолюминесценцией (ФЛ) и хорошему временному и пространственному контролю по сравнению с хемилюминесценцией (ХЛ). Повышенная селективность анализа ECL достигается изменением потенциала электрода, таким образом контролируя частицы, которые окисляются / восстанавливаются на электроде и принимают участие в реакции ECL [8] (см.электрохимический анализ ).

Как правило , он использует комплексов рутения, особенно [Ru (BPY) 3 ] 2+ (который выпускает фотон при ~ 620 нм) с регенерирующим TPrA ( трипропиламин ) в жидкой фазе или жидкостно-твердый интерфейс. Его можно использовать как монослой, иммобилизованный на поверхности электрода (сделанный, например, из нафиона или специальных тонких пленок, полученных методом Ленгмюра-Блогетта или методом самосборки), или как сореагент или, чаще, как метку и использовать в ВЭЖХ , меченный Ru Иммуноанализы на основе антител, ДНК-зонды с Ru-меткой для ПЦР и т. д., NADH или H 2 O 2биосенсоры на основе поколения, определение оксалатов и органических аминов и многие другие приложения, которые могут быть обнаружены от пикомолярной чувствительности до динамического диапазона более шести порядков. Детектирование фотонов осуществляется с помощью фотоумножителей (ФЭУ), кремниевых фотодиодов или оптоволоконных датчиков с золотым покрытием . Важность обнаружения методов ECL для биологических приложений хорошо известна. [9] ECL широко используется в коммерческих целях во многих клинических лабораториях. [10] [11] [12]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Forster RJ, Bertoncello P, Киз TE (2009). «Электрогенерированная хемилюминесценция». Ежегодный обзор аналитической химии . 2 : 359–85. Bibcode : 2009ARAC .... 2..359F . DOI : 10,1146 / annurev-anchem-060908-155305 . PMID  20636067 .
  2. ^ Валенти G, Фиорани А, Ли Н, Н Sojic, Paolucci F (2016). «Существенная роль электродных материалов в применении электрохемилюминесценции». ХимЭлектроХим . 3 (12): 1990–1997. DOI : 10.1002 / celc.201600602 .
  3. ^ Электрогенерированная хемилюминесценция, под редакцией Аллена Дж. Барда, Marcel Dekker, Inc., 2004
  4. ^ Валенти G, Rampazzo R, S Bonacchi, Petrizza л, Marcaccio М, Montalti М, Проди л, Paolucci F (2016). «Переменный допинг вызывает обмен механизма в электрогенерированной хемилюминесценции наночастиц диоксида кремния Ru (bpy) 32+ Core-Shell». Варенье. Chem. Soc . 138 (49): 15935–15942. DOI : 10.1021 / jacs.6b08239 . PMID 27960352 . 
  5. Перейти ↑ Miao W, Choi J, Bard A (2002). «Электрогенерированная хемилюминесценция 69: Трис (2,2'-бипиридин) рутений (II), (Ru (bpy) 3 2+ ) / Tri-n-пропиламин (TPrA) пересмотрены - новый путь вовлечения катионных радикалов TPrA • +» ( PDF) . Варенье. Chem. Soc . 124 (48): 14478–14485. DOI : 10.1021 / ja027532v .
  6. ^ Валенти G, Zangheri М, Sansaloni S, Mirasoli М, Penicaud А, Род А, Paolucci F (2015). "Прозрачная сеть углеродных нанотрубок для эффективных электрохемилюминесцентных устройств". Химия: Европейский журнал . 21 (36): 12640–12645. DOI : 10.1002 / chem.201501342 . PMID 26150130 . 
  7. ^ Занут, А .; Fiorani, A .; Canola, S .; Сайто, Т .; Ziebart, N .; Рапино, С .; Rebeccani, S .; Barbon, A .; Irie, T .; Josel, H .; Negri, F .; Marcaccio, M .; Windfuhr, M .; Имаи, К .; Валенти, G .; Паолуччи, Ф. (2020). «Понимание механизма электрохемилюминесценции сореактанта, способствующего улучшенным биоаналитическим характеристикам» . Nat. Commun . 11 : 2668. DOI : 10.1038 / s41467-020-16476-2 .
  8. ^ Fähnrich, KA; Правда, М .; Гильбо, Г.Г. (май 2001 г.). «Последние применения электрогенерированной хемилюминесценции в химическом анализе» (PDF) . Таланта . 54 (4): 531–559. DOI : 10.1016 / S0039-9140 (01) 00312-5 . PMID 18968276 .  [ постоянная мертвая ссылка ]
  9. ^ Мяо, Wujian (2008). «Электрогенерированная хемилюминесценция и ее биорелированные приложения». Химические обзоры . 108 (7): 2506–2553. DOI : 10.1021 / cr068083a . PMID 18505298 . 
  10. ^ Ли, Вон-Ён (1997). «Электрогенерированная хемилюминесценция трис (2,2'-бипиридил) рутения (II) в аналитической науке». Microchimica Acta . 127 (1–2): 19–39. DOI : 10.1007 / BF01243160 .
  11. ^ Вэй, Хуэй; Ван, Эрканг (1 мая 2008 г.). «Твердотельная электрохемилюминесценция трис (2,2'-бипиридил) рутения». Тенденции TrAC в аналитической химии . 27 (5): 447–459. DOI : 10.1016 / j.trac.2008.02.009 .
  12. ^ Вэй, Хуэй; Ван, Эрканг (01.03.2011). «Электрохемилюминесценция трис (2,2'-бипиридил) рутения и ее применение в биоанализе: обзор». Люминесценция . 26 (2): 77–85. DOI : 10.1002 / bio.1279 . ISSN 1522-7243 . PMID 21400654 .