التألق الكيميائي الكهربائي

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

التألق الكيميائي الكهربائي، أو التألق الكيميائي المُوَلَّد كهربائيًا ( ECL )، هو نوع من التألق ينتج أثناء التفاعلات الكهروكيميائية في المحاليل. في هذا النوع من التألق، تخضع المركبات الوسيطة المُوَلَّدة كهروكيميائيًا لتفاعل طارد للطاقة بشدة ، مُنتجةً حالةً إلكترونيةً مُثارةً تُصدر ضوءًا عند عودتها إلى حالة طاقة أدنى. يتوافق طول موجة الفوتون المنبعث مع فجوة الطاقة بين هاتين الحالتين. [ 1 ] [ 2 ] يمكن أن يحدث الإثارة في التألق الكيميائي الكهربائي نتيجةً لتفاعلات نقل الإلكترون النشطة (الأكسدة والاختزال) للأنواع المُوَلَّدة كهروكيميائيًا. يُعد هذا النوع من الإثارة شكلًا من أشكال التألق الكيميائي حيث يتم إنتاج واحد أو جميع المتفاعلات كهروكيميائيًا على الأقطاب الكهربائية. [ 3 ]

تُلاحَظ ظاهرة التألق الكهروكيميائي عادةً عند تطبيق جهد كهربائي (عدة فولتات) على أقطاب الخلية الكهروكيميائية التي تحتوي على محلول من مواد متألقة ( هيدروكربونات عطرية متعددة الحلقات ، أو معقدات معدنية، أو نقاط كمومية ، أو جسيمات نانوية [ 4 ] ) في مذيب عضوي لا بروتوني (تركيبة التألق الكهروكيميائي). في المذيبات العضوية، يمكن إنتاج كل من الأشكال المؤكسدة والمختزلة للمواد المتألقة على أقطاب مختلفة في آنٍ واحد، أو على قطب واحد عن طريق تغيير جهده بين حالتي الأكسدة والاختزال. وتُستمد طاقة الإثارة من إعادة اتحاد المواد المؤكسدة والمختزلة.

في الوسط المائي، الذي يُستخدم غالبًا في التطبيقات التحليلية، يصعب تحقيق الأكسدة والاختزال المتزامنين للمواد المضيئة نظرًا للتحلل الكهروكيميائي للماء نفسه، لذا يُستخدم تفاعل التألق الكهروكيميائي مع المواد المتفاعلة المساعدة. في هذه الحالة، تتأكسد المواد المضيئة عند القطب الكهربائي مع المادة المتفاعلة المساعدة، مما ينتج عنه عامل اختزال قوي بعد بعض التحولات الكيميائية (آلية الأكسدة والاختزال).

تمثيل تخطيطي لآليات التألق الكيميائي الكهربائي غير المتجانسة "الأكسدة والاختزال" للزوج Ru(bpy) ₃²⁺ /TPrA. يتم توليد التألق الكيميائي الكهربائي فقط عن طريق أكسدة TPrA، ويتضمن ذلك التفاعل المتجانس للكاتيون الجذري (TPrA° ⁺ ) ، كما اقترح بارد. [ 5 ] يسترخي المُضيء في الحالة المُثارة Ru²⁺ * إلى الحالة الأرضية ويُصدر فوتونًا. صورة مُدرجة لسطح القطب الكهربائي أثناء انبعاث التألق الكيميائي الكهربائي [ 6 ].

التطبيقات

أثبتت تقنية التحليل الكيميائي الضوئي (ECL) فائدتها الكبيرة في التطبيقات التحليلية، فهي طريقة حساسة وانتقائية للغاية. [ 7 ] تجمع هذه التقنية بين مزايا التحليل الكيميائي الضوئي (غياب الإشارة الضوئية الخلفية) وسهولة التحكم في التفاعل بتطبيق جهد كهربائي. وتتميز هذه التقنية التحليلية بمزايا بارزة مقارنةً بالطرق التحليلية الشائعة الأخرى، وذلك بفضل تنوعها، وبساطة تركيبها البصري مقارنةً بتقنية التألق الضوئي (PL)، ودقة التحكم الزمني والمكاني مقارنةً بتقنية التألق الكيميائي (CL). ويمكن تعزيز انتقائية تحليل ECL بتغيير الجهد الكهربائي، وبالتالي التحكم في الأنواع التي تتأكسد/تختزل عند القطب وتشارك في تفاعل ECL [ 8 ] (انظر التحليل الكهروكيميائي ).

تعتمد هذه التقنية عمومًا على مركبات الروثينيوم، وخاصة [Ru(bpy) 3 ] 2+ (حيث bpy = 2,2'-ثنائي البيريدين)، الذي يُطلق فوتونًا عند طول موجي يبلغ حوالي 620  نانومتر، ويتجدد مع ثلاثي بروبيل أمين (TPrA ) في الطور السائل أو عند سطح التماس بين سائل وصلب. يمكن استخدامه كطبقة أحادية مثبتة على سطح قطب كهربائي (مصنوع، على سبيل المثال، من نافيون ، أو أغشية رقيقة خاصة مصنوعة بتقنية لانغمير-بلوجيت أو تقنية التجميع الذاتي)، أو كعامل مساعد، أو بشكل أكثر شيوعًا كعلامة، ويُستخدم في كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء (HPLC) ، والمقايسات المناعية القائمة على الأجسام المضادة الموسومة بالروثينيوم ، ومجسات الحمض النووي الموسومة بالروثينيوم لتفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR )، وأجهزة الاستشعار الحيوية القائمة على توليد NADH أو H2O2 ، والكشف عن الأكسالات والأمينات العضوية، والعديد من التطبيقات الأخرى . ويمكن الكشف عنه بحساسية تتراوح من البيكومولار إلى نطاق ديناميكي يزيد عن ستة مراتب. يتم الكشف عن الفوتونات باستخدام أنابيب مضاعفة ضوئية (PMT) أو ثنائيات ضوئية سيليكونية أو مستشعرات ألياف بصرية مطلية بالذهب . وقد ثبتت أهمية تقنيات الكشف الكهروكيميائي الضوئي (ECL) في التطبيقات الحيوية. [ 9 ] ويُستخدم الكشف الكهروكيميائي الضوئي (ECL) على نطاق واسع تجاريًا في العديد من تطبيقات المختبرات السريرية. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فورستر آر جيه، بيرتونشيلو بي، كيز تي إي (2009). "التألق الكيميائي المُوَلَّد كهربائيًا". المراجعة السنوية للكيمياء التحليلية . 2 : 359-385 . Bibcode : 2009ARAC....2..359F . doi : 10.1146/annurev-anchem-060908-155305 . PMID 20636067 . 
  2. ↑ فالنتي جي، فيوراني أ، لي إتش، سوجيك إن، باولوتشي إف (2016). "الدور الأساسي لمواد الأقطاب الكهربائية في تطبيقات التألق الكيميائي الكهربائي". ChemElectroChem . 3 (12): 1990–1997 . doi : 10.1002/celc.201600602 . hdl : 11585/591485 .
  3. ↑ التلألؤ الكيميائي المُوَلَّد كهربائياً، حرره ألين ج. بارد، مارسيل ديكر، 2004
  4. ↑ فالنتي جي، رامبازو آر، بوناكي إس، بيتريزا إل، ماركاتشيو إم، مونتالتي إم، برودي إل، باولوتشي إف (2016). "يؤدي التطعيم المتغير إلى تبديل الآلية في التلألؤ الكيميائي المُوَلَّد كهربائيًا لجزيئات السيليكا النانوية ذات النواة والقشرة Ru(bpy)32+". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 138 (49): 15935-15942 . Bibcode : 2016JAChS.13815935V . doi : 10.1021/jacs.6b08239 . hdl : 11585/583548 . PMID: 27960352 . 
  5. ↑ مياو و، تشوي ج، بارد أ (2002). "التألق الكيميائي المُوَلَّد كهربائيًا 69: إعادة النظر في نظام ثلاثي (2،2′-ثنائي البيريدين) روثينيوم (II)، (Ru(bpy) 3 2+ )/ ثلاثي ن-بروبيل أمين (TPrA) - مسار جديد يتضمن جذور كاتيون TPrA•+" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 124 (48): 14478-14485 . doi : 10.1021/ja027532v . PMID 12452725 . 
  6. ↑ فالنتي جي، زانغيري إم، سانسالوني إس، ميراسولي إم، بينيكود إيه، رودا إيه، باولوتشي إف (2015). "شبكة أنابيب الكربون النانوية الشفافة لأجهزة الإضاءة الكيميائية الكهربائية عالية الكفاءة". الكيمياء: مجلة أوروبية . 21 (36): 12640-12645 . doi : 10.1002/chem.201501342 . hdl : 11585/524416 . PMID 26150130 . 
  7. ↑ زانوت، أ.؛ فيوراني، أ.؛ كانولا، س.؛ سايتو، ت.؛ زيبارت، ن.؛ رابينو، س.؛ ريبيكاني، س.؛ باربون، أ.؛ إيري، ت.؛ جوزيل، هـ.؛ نيغري، ف.؛ ماركاتشيو، م.؛ ويندفور، م.؛ إيماي، ك.؛ فالنتي، ج.؛ باولوتشي، ف. (2020). "رؤى حول آلية التألق الكهروكيميائي للمتفاعلات المساعدة التي تُسهّل تحسين الأداء التحليلي الحيوي" . نات. كوميون . 11 (1): 2668. Bibcode : 2020NatCo..11.2668Z . doi : 10.1038/ s41467-020-16476-2 . PMC 7260178. PMID 32472057 .  
  8. ↑ فاهنريش، ك.أ.؛ برافدا، م.؛ غيلبو، ج.ج. (مايو 2001). "التطبيقات الحديثة للتألق الكيميائي المُوَلَّد كهربائيًا في التحليل الكيميائي" (ملف PDF) . تالانتا . 54 (4): 531-559 . doi : 10.1016/S0039-9140(01)00312-5 . PMID 18968276 . 
  9. ↑ مياو، ووجيان (2008). "التألق الكيميائي المُوَلَّد كهربائيًا وتطبيقاته الحيوية". مراجعات كيميائية . 108 (7): 2506-2553 . doi : 10.1021/cr068083a . PMID 18505298 . 
  10. ↑ لي، وون-يونغ (1997). "التألق الكيميائي المُوَلَّد كهربائيًا بواسطة ثلاثي (2،2′-ثنائي بيريديل) روثينيوم (II) في العلوم التحليلية". مجلة ميكروكيميكا أكتا . 127 ( 1-2 ): 19-39 . doi : 10.1007/BF01243160 .
  11. ↑ وي، هوي؛ وانغ، إركانغ (2008-05-01). "التألق الكهروكيميائي في الحالة الصلبة لمركب الروثينيوم ثلاثي (2،2′-ثنائي البيريديل)". مجلة TrAC للاتجاهات في الكيمياء التحليلية . 27 (5): 447-459 . doi : 10.1016/j.trac.2008.02.009 .
  12. ↑ وي، هوي؛ وانغ، إركانغ (2011-03-01). "التألق الكيميائي الكهربائي لمركب ثلاثي (2،2′-ثنائي بيريديل) الروثينيوم وتطبيقاته في التحليل الحيوي: مراجعة". التألق . 26 (2): 77-85 . doi : 10.1002/bio.1279 . ISSN 1522-7243 . PMID 21400654 .