엑시머

Excimer
Excimer energy diagram

엑시머(excimer, 원래 흥분된 조광기의 줄임말)는 두 종에서 형성된 짧은 수명의 조광체 또는 이질체 분자로, 그 중 적어도 하나는 전자(예를 들어 고귀한 기체)로 완전히 채워진 발란스 껍질을 가지고 있다. 이 경우 분자의 형성은 그러한 원자가 전자적으로 흥분된 상태에 있어야만 가능하다.[1] 2종 이상의 종을 가진 이성핵 분자와 분자를 exciplex 분자(원래 흥분된 콤플렉스의 줄임말)라고도 한다. 엑시머는 종종 이원자이고 두 원자가 모두 지면 결합되지 않는 두 개의 원자나 분자로 구성되어 있다. 흥분제의 수명은 나노초 단위로 매우 짧다. 더 많은 수의 흥분된 원자를 결합하면 Rydberg 물질 군집을 형성하는데, 이 군집의 수명은 수 초를 초과할 수 있다.

형성과 붕괴

분자 궤도

분자 궤도 형식주의 하에서 전형적인 지상국 분자는 가능한 한 가장 낮은 에너지 수준에 있는 전자를 가지고 있다. 파울리 원리에 따르면, 기껏해야 두 개의 전자가 주어진 공전궤도를 차지할 수 있으며, 공전궤도에 두 개의 전자가 포함되어 있다면 그들은 반대 방향의 회전 상태에 있어야 한다. 가장 많이 점유된 분자궤도는 HOMO라고 불리고 가장 낮은 미점용 분자궤도는 LUMO라고 불리며, 이 두 상태 사이의 에너지 격차는 HOMO-LUMO 격차로 알려져 있다. 만약 분자가 이 틈새와 같은 에너지를 가진 빛을 흡수한다면, 호모에 있는 전자는 LUMO에 흥분할 수도 있다. 이것을 분자의 흥분상태라고 한다.

감광기는 조광기 구성 요소 중 하나가 흥분 상태에 있을 때만 형성된다. 흥분기가 지면 상태로 돌아오면 그 구성 요소가 분리되어 서로 밀어내는 경우가 많다. 흥분한 모노머의 방출보다 엑시머의 방출의 파장이 더 길다(작은 에너지). 따라서 흥분제는 형광 방출로 측정될 수 있다.

엑시머 형성은 2분자 상호작용에 의존하기 때문에 높은 모노머 밀도에 의해 촉진된다. 저밀도 조건들은 흥분된 단량체를 생성하는데, 이 단량체는 그들이 예측하지 못한 단량체와 상호작용하여 흥분제를 형성하기 전에 지상으로 부패한다.

사용 노트

excimer(배출 상태 조광기)라는 용어는 엄밀히 말하면 진정한 조광기가 형성되는 경우에 한정된다. 즉, 조광기의 두 성분이 동일한 분자 또는 원자인 것이다. exciplex라는 용어는 이질적 경우를 가리킨다. 그러나 일반적인 용어는 이 상황을 다루기 위해 excimer를 확장한다.

예제 및 사용

엑시머 레이저
레이저 시약 배출 피크
제클 Xe + Cl
2		 308nm
KRF Kr + NF
3		 248nm
ARF AR
2 + F		 193 nm

제논 염화제논과 같은 고귀한 가스와 할로겐화물이 포함된 이질화 이질화성 이질화 복합체들은 흥분제의 가장 일반적인 응용인 엑시머 레이저의 건설에서 흔하다. 이 레이저들은 흥분상태에서 흥분상태에서 자극적인 상호작용을 하고 지반상태에서 혐오적인 상호작용을 한다는 사실을 이용한다. 엑시머 분자의 방출은 자발적 자외선(익시머 램프)의 발생원으로도 사용된다.[2]

분자 피렌은 생체물리학에서 생체 분자 사이의 거리를 평가하기 위한 응용 프로그램을 발견한 흥분제의 또 다른 표준적인 예다.[3]

유기 화학에서, 많은 반응은 예를 들어, 알켄이 있는 단순한 아렌 화합물의 엑시플렉스를 통해 발생한다.[4] 벤젠과 벤젠 제품의 반응은 정형외과 제품(A)에 대한 [2+2]사이클로 추가,[5] 메타 제품(B)[6]에 대한 [2+3]사이클로 추가, 파라 제품(C)[7]에 대한 2+4]사이클로 추가된다. 이러한 반응에서 흥분하는 것은 바로 아렌이다.

Arene photocycloadditions

일반적으로 섭외에서 발생하는 전하 전달량이 증가할 때 섭외율은 메타 인덕트를 희생하여 정형외과로 유리하다.

생성기법

흥분된 전자 상태에서 고귀한 가스 원자를 필요로 하는 것은 고귀한 가스 디머나 고귀한 가스 할로이드와 같은 흥분제 분자를 형성하는 것이다. 자극이 가장 낮은 전자 상태에서 고귀한 가스 원자를 얻으려면 충분히 높은 에너지(약 10 eV)가 필요하며, 이는 흥분성 분자의 형성을 제공한다. 가스를 흥분시키는 가장 편리한 방법은 전기 방전이다. 그렇기 때문에 그러한 흥분제 분자는 플라즈마에서 생성된다( 흥분제 분자 형성 참조).

형광펜칭

엑시플렉스들은 형광이 가라앉는 세 가지 동적 메커니즘 중 하나를 제공한다. 일반 엑시플렉스는 약간의 전하 전달(CT) 특성을 가지고 있으며, 극단적인 경우에는 전자가 손상되지 않은 뚜렷한 급진 이온이 있다. 만약 손상되지 않은 전자가 회전 쌍을 이루어 공밸런트 결합을 형성할 수 있다면, 공밸런트 본딩 상호작용은 전하 전달 상태의 에너지를 낮출 수 있다. 강력한 CT 안정화로 인해 접합된 절연체의 형성과 접근성을 결정할 수 있는 장력 효과, 정전기 상호작용, 적층 상호작용 및 상대적 순응의 균형에서 이 절연 상태가 지면 상태와 원뿔형 교차하는 것으로 나타났다.[8]

기존의 래디컬 이온쌍 모델에서 예외적으로, 이 공밸런트 결합형성의 모드는 형광 분광기법을 이용한 많은 생물학적 분야뿐만 아니라 광화학 연구에 관심이 있다. 접합된 배사성 중간값에 대한 증거는 취침 속도 상수에 대한 강도와 쿨롬빅 효과의 연구와 지반 상태와 저 에너지 결합 배사성 상태 사이의 곡선을 교차하는 것을 보여주는 광범위한 밀도 기능 이론 계산에서 제공되었다.[9]

참고 항목

참조

  1. ^ Birks, J. B. (1975). "Excimers". Reports on Progress in Physics. 38 (8): 903–974. Bibcode:1975RPPh...38..903B. doi:10.1088/0034-4885/38/8/001.
  2. ^ Lomaev, Mikhail I.; Skakun, V. S.; Sosnin, E. A.; Tarasenko, Viktor F.; Shitts, D. V.; Erofeev, M. V. (2003). "Excilamps: Efficient sources of spontaneous UV and VUV radiation". Physics-Uspekhi. 46 (2): 193–209. doi:10.1070/PU2003v046n02ABEH001308.
  3. ^ Conibear, Paul B.; Bagshaw, Clive R.; Fajer, Piotr G.; Kovács, Mihály; Málnási-Csizmadia, András (2003). "Myosin cleft movement and its coupling to actomyosin dissociation". Nature Structural & Molecular Biology. 10 (10): 831–835. doi:10.1038/nsb986. hdl:2381/134. PMID 14502269.
  4. ^ Mattay, Jochen (2007). "Photochemistry of Arenes—Reloaded". Angewandte Chemie International Edition. 46 (5): 663–665. doi:10.1002/anie.200603337. PMID 17143914.
  5. ^ 미국 특허 2805242, Ayer, Donald & Buchi, George, "1-cyanobicclo [4.2.0] 옥타-2, 4-dienes 및 그 합성" 1957-09-03을 발행했다.
  6. ^ Wilzbach, K. E.; Kaplan, Louis (1966). "A Photochemical 1,3 Cycloaddition of Olefins to Benzene1". Journal of the American Chemical Society. 88 (9): 2066–2067. doi:10.1021/ja00961a052.
  7. ^ Wilzbach, Kenneth E.; Kaplan, Louis (1971). "Photoaddition of benzene to olefins. II. Stereospecific 1,2 and 1,4 cycloadditions". Journal of the American Chemical Society. 93 (8): 2073–2074. doi:10.1021/ja00737a052.
  8. ^ Liang, JingXin; Nguyen, Quynh L.; Matsika, Spiridoula (2013). "Exciplexes and conical intersections lead to fluorescence quenching in π-stacked dimers of 2-aminopurine with natural purine nucleobases". Photochemical & Photobiological Sciences. 12 (8): 1387–1400. doi:10.1039/c3pp25449f. ISSN 1474-905X. PMC 5006741. PMID 23625036.
  9. ^ Wang, Yingsheng; Haze, Olesya; Dinnocenzo, Joseph P.; Farid, Samir; Farid, Ramy S.; Gould, Ian R. (2007). "Bonded Exciplexes. A New Concept in Photochemical Reactions". The Journal of Organic Chemistry. 72 (18): 6970–6981. doi:10.1021/jo071157d. ISSN 0022-3263. PMID 17676917.