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DNA具有储存和传递信息的功能,在生命活动中发挥着十分重要的作用。多吡啶钌配合物由于具有独特的光物理活性和良好的电化学性质,已被发现可以作为DNA结构探针、DNA传感器的杂交指示剂、分子光开关及抗癌化疗药剂等。本论文选择了6种多吡啶钌配合物[Ru(bpy)3]2+、[Ru(bpy)2dap]2+、[Ru(bpy)2dmt]2+、[Ru(bpy)2phen]2+、[Ru(bpy)2dppz]2+和[Ru(bpy)2tatp]2+(bpy=2,2’-联吡啶,dap=5,6-氨基-邻菲咯啉,dmt=2,3-甲基-1,4,8,-四氮三联苯,phen=邻菲咯啉,dppz=邻联吡啶[3,2-a:2’,3’-c]吩嗪,tatp=1,4,8,9-四氮三苯)作为研究对象,主要运用微分脉冲伏安法和循环伏安法研究了这几种配合物在ITO电极上的电化学组装,以及DNA、鸟嘌呤、双十六烷基磷酸钠(DHP)、单壁碳纳米管(SWCNTs)和Cu2+等对其组装的影响。通过荧光光谱、荧光显微镜、原位调制光谱法研究了组装层的光电性能及DNA的调制作用,得到了一些有意义的结果。
1.在伏安扫描过程中,[Ru(bpy)2L]2+(L=dap,dmt)分别通过配体中的N原子和ITO电极的相互作用组装在ITO电极上。DNA促进[Ru(bpy)2L]2+在ITO上的组装,而Cu2+则起减弱作用。同时,Cu2+还减弱[Ru(bpy)2dmt]2+在ITO电极上的光致发光。不管有无DNA存在,Cu2+均能与[Ru(bpy)2L]2+发生配位作用,而[Ru(bpy)2L]2+能以嵌入方式键合DNA。
2.[Ru(bpy)3]2+、[Ru(bpy)2phen]2+和[Ru(bpy)2tatp]2+在伏安扫描过程中在ITO电极上呈现出清晰的扩散控制波,随着连续伏安扫描次数的增加,较负电位下逐渐呈现出明显的吸附控制波。DNA尽管减小这3种配合物在缓冲溶液中的扩散系数,但能促进其在ITO上的吸附组装。不管有无DNA存在,这3种钌(Ⅱ)配合物的组装强度均为[Ru(bpy)2tatp]2+> [Ru(bpy)2phen]2+>[Ru(bpy)3]2+。同时,DNA增大[Ru(bpy)2phen]2+和[Ru(bpy)2tatp]2+的发光强度和量子产率。
3.在伏安扫描过程中,[Ru(bpy)2tatp]2+可以逐渐组装到ITO表面。在0.05至0.22 mmol L-1DHP浓度区间内,不管有无SWCNTs存在,DHP均能增强[Ru(bpy)2tatp]2+在缓冲溶液中的扩散系数并促进其在ITO上的电化学组装。相反,SWCNTs在其中则起减弱作用。
4.DNA能代替表面活性剂如DHP有效地分散SWCNTs。DNA和DNA-SWCNTs都促进了[Ru(bpy)2tatp]2+在ITO电极上的电化学组装。DNA 增强了[Ru(bpy)2tatp]2+的光致发光性能,而SWCNTs则对增强效果起减弱的作用。在连续绿光激发下,[Ru(bpy)2tatp]2+-DNA-SWCNTs在ITO电极上的光致发光强度随阳极电压的增大而增强。
5.[Ru(bpy)2dppz]2+在伏安扫描过程中也可以组装在ITO电极上。鸟嘌呤促进Ru(bpy)2dppz]2+在ITO电极上的电化学组装,并且[Ru(bpy)2dppz]2+能诱导鸟嘌呤氧化。0.2 V电压下,470 nm蓝光激发时组装层的阴极电流随鸟嘌呤浓度的增加而线性地增强。
6.[Ru(bpy)2dppz]2+-DNA-SWCNTs的光致发光效果受鸟嘌呤和阳极电位的共同作用。[Ru(bpy)2dppz]2+-DNA-SWCNTs的光致发光随阳极电压的增加而减弱,而鸟嘌呤增了其在ITO上的光致发光。