전자 상자성 공명, EPR 분광학 제조업체

CIQTEK EPR200M 싱가포르 국립대학교에 납품

CIQTEK X-Band 벤치탑 전자 상자성 공명 분광기 EPR200M은 싱가포르 국립대학교(NUS)의 Chen Xiaoyuan 교수 그룹에 성공적으로 전달되었습니다. CIQTEK EPR은 진단 및 치료 통합 연구에 도움을 줍니다. 1905년에 설립된 싱가포르 국립 대학교(NUS)는 싱가포르 최고의 연구 대학 중 하나이며 화학 및 재료 과학 분야에서 세계 최고의 연구원 중 하나입니다. GSI Quantum EPR200M을 도입한 Chen Xiaoyuan 교수 그룹의 주요 연구 방향은 진단 및 치료 통합입니다. 이 연구는 나노기술을 활용하여 소분자 약물, 펩타이드, mRNA 등을 포함한 약물의 정확한 전달을 달성합니다. 다중 모드 이미징 기술과 결합하여 이 그룹은 생체 내 약물의 조직 분포 및 약동학적 과정을 평가하고 궁극적으로 진단 및 치료의 통합을 실현합니다. 치료. 프로젝트 팀 책임자인 Jianhua Zou는 다음과 같이 말했습니다. "Guoyi의 Quantum EPR200M 제품의 안정성, 감도 지수 및 데이터 정확도는 프로젝트 팀의 실험 테스트 요구 사항과 완전히 일치합니다. 팀은 이 장치를 사용하여 단사정 산소, 초산화물 라디칼, 하이드록실 라디칼 등과 같은 다양한 활성 산소종의 생성 또는 제거를 테스트합니다. 이러한 라디칼 물질의 신호 매개변수 변화를 측정함으로써 EPR은 동적으로 및 활성산소 제거에 항산화 물질의 효과를 테스트하기 위해 생물학적 시료의 농도 증가 또는 감소를 정량적으로 모니터링합니다. X-밴드 벤치탑 EPR 분광학 | EPR200M EPR200M은 새롭게 설계 및 제작된 벤치탑 전자 상자성 공명 분광계입니다. 높은 감도, 높은 안정성 및 다양한 실험 시나리오를 기반으로 모든 EPR 실험 사용자에게 비용 효율적이고 유지 관리가 적으며 간단하고 사용하기 쉬운 경험을 제공합니다.

환경 오염 물질 검출 - EPR(ESR) 애플리케이션

환경오염은 지구적 위기의 하나로 인간의 생명과 건강에 영향을 미치고 있습니다. 공기, 물, 토양 오염물질 중에는 새로운 종류의 환경적으로 유해한 물질인 EPFR(환경 지속성 자유 라디칼)이 있습니다. EPFR은 환경 어디에나 존재하며 세포 및 신체 손상을 유발하고 암의 원인 중 하나이며 강력한 생물학적 위험 효과를 갖는 반응성 산화물 종(ROS)의 생성을 유도할 수 있습니다. 전자 상자성 공명(EPR 또는 ESR) 기술은 EPFR을 감지하고 정량화하여 위험의 원인을 찾고 근본적인 문제를 해결할 수 있습니다. EPFR이란 무엇입니까? EPFR은 수명이 짧은 자유 라디칼에 대한 전통적인 우려와 관련하여 제안된 새로운 종류의 환경 위험 물질입니다. 그들은 수십 분에서 수십 일 동안 환경에 존재할 수 있고 수명이 길며 안정적이고 지속적입니다. 안정성은 구조적 안정성에 바탕을 두고 있어 쉽게 분해되지 않으며, 서로 반응하여 터지기 어렵습니다. 지속성은 환경 중의 다른 물질과 쉽게 반응하지 않아 환경에서 지속될 수 있다는 불활성에 기초합니다. 일반적인 EPFR은 사이클로펜타디에닐, 세미퀴논, 페녹시 및 기타 라디칼입니다. 일반적인 EPFR EPFR은 어디에서 오는가? EPFR은 대기 미립자 물질(예: PM 2.5), 공장 배출물, 담배, 석유 코크스, 목재 및 플라스틱, 석탄 연소 미립자, 수역의 용해성 분획, 유기적으로 오염된 토양 등과 같은 광범위한 환경 매체에서 발견됩니다. EPFR은 환경 매체에서 광범위한 운송 경로를 가지고 있으며 수직 상승, 수평 운송, 수역으로의 수직 퇴적, 육지로의 수직 퇴적 및 수역의 육지 이동을 통해 운송될 수 있습니다. 이동 과정에서 새로운 반응성 라디칼이 생성될 수 있으며, 이는 환경에 직접 영향을 미치고 자연 오염원의 원인이 됩니다. EPFR의 형성 및 멀티미디어 전송 (Environmental Pollution 248 (2019) 320-331) EPFR 검출을 위한 EPR 기술 적용 EPR(ESR)은 짝을 이루지 않은 전자를 포함하는 물질을 직접 검출하고 연구할 수 있는 유일한 파동분광법 기술로, 높은 감도와 실시간 현장 모니터링 등의 장점으로 인해 EPFR 검출에 중요한 역할을 합니다. EPFR 검출을 위해 EPR(ESR) 분광학은 공간적 차원과 시간적 차원 모두에서 정보를 제공합니다. 공간적 차원은 자유 라디칼의 존재를 증명하고 분자 구조 등에 대한 정보를 얻을 수 있는 EPR 스펙트럼을 의미합니다. EPR 테스트를 통해 샘플 내 자유 라디칼과 같은 종을 분석할 수 있으며 연속파 EPR 스펙트럼은 다음과 같은 정보를 제공할 수 있습니다. g-인자 및 초미세 결합 상수 A로, 이를 통해 연구자들은 자유 라디칼의 전자 구조와 같은 정보를 얻을 수 있습니다. 시간 차원은 EPR 신호의 현재 시간을 모니터링하여 EPFR의 반감기를 추론할 수 있음을 의미합니다. 토양 환경에서 EPFR 검출에 EPR 기술 적용 석유 처리, 저장, 운송 및 저장 탱크에서의 누출 가능성은 모두 토양 오염에 취약합니다. 다양한 휘발성, 반휘발성, 살충제 및 PCB로 오염된 토양을 복원하기 위해 열처리 기술을 사용할 수 있지만 가열은 토양의 물리화학적 특성을 변화시킬 수 있습니다. 토양 내 PCP 및 EPFR에 대한 저온 열처리 효과는 EPR 기술을 사용하여 연구할 수 있습니다. 닫힌 가열(무산소 조건)과 개방형 가열(산소가 풍부한 조건)의 두 가지 가열 유형을 사용하여 토양을 열처리하고 EPR(ESR)에 대해 테스트했습니다. 테스트 결과는 개방형 토양에서 약간 더 넓고 약한 EPR(ESR) 라디칼 신호를 보여 주었으며, 이는 개방형 가열로 인해 산소 중심 구조를 가진 PCP 라디칼 또는 기타 유사한 라디칼이 형성되었음을 나타냅니다. 가장 높은 EPFR 농도는 100°C의 개방 가열에서 10 x 1018 spin/g이었고, 75°C의 폐쇄 가열에서는 12 x 1018 spin/g이었습니다. 결과는 PCP로 오염된 토양의 저온 처리가 PCP를 충분히 오랜 시간 동안 환경에 존재할 수 있는 더 독성이 강한 EPFR로 전환할 수 있음을 시사합니다. 폐쇄형 및 개방형 토양의 EPR 스펙트럼과 EPFR 및 PCP의 해당 농도(Environ Sci Technol, 2012, 46(11): 5971-5978) 담배 연기 내 EPFR 검출을 위한 EPR 기술 적용 담배 연기는 입자/물방울(TPM, 총 미립자 물질)과 기체상 화학 물질(독성 가스, 휘발성 유기 화합물, 단명성 라디칼 등)로 구성된 에어로졸입니다. TPM에는 고농도의 장수명 EPFR, 안정적인 라디칼이 포함되어 있습니다. 수산기 라디칼(-OH)의 형성을 통해 DNA 손상을 유발하여 인간 건강에 장기적으로 부정적인 영향을 미치는 원인입니다. 기존 담배의 경우 탄소 중심의 자유 라디칼이 존재하므로 EPR 기술로 검출할 수 있습니다. 최신 전자 담배의 경우 EPR 기술을 사용하면 전자 담배를 흡입하는 동안 생성된 자유 라디칼을 측정하고 TPM에서 각각 EPFR 생성 및 ROS 생성을 정량화할 수 있습니다. 전자담배 TMP에서 생성되는 하이드록실라디칼의 양 (환경과학과 기술 2020 54(9), 5710-5718) 석탄 채굴 지역의 EPFR 검출에 EPR 기술 적용 중국 윈난성 쉬안웨이(Xuanwei)는 폐암 발병률이 높은 지역이다. 이 지역은 유연탄 매장량이 풍부하고 주민들은 일상생활과 산업 생산에 유연탄을 사용하고 있습니다. 역청탄이 연소되면 폐암 발생률이 높은 주요 원인으로 꼽히는 다환방향족탄화수소(PAH) 등 물질을 함유한 오염물질이 발생한다. 다환방향족탄화수소(PAH)는 환경에 가장 널리 분포된 잠재적 발암성 및 기형 유발 화학 오염물질입니다. 분자 자체는 상자성이 아니지만 실리카-알루미늄 촉매의 작용으로 해당 양이온 라디칼로 쉽게 산화됩니다. 촉매 표면에 흡착...

산호의 EPR 신호 연구 - EPR(ESR) 응용

산호라는 이름은 산호 벌레 군집과 그 골격의 일반적인 이름인 고대 페르시아어 상가(돌)에서 유래되었습니다. 산호 폴립은 Acanthozoa 문에 속하는 산호로, 원통형 몸체를 가지고 있으며 다공성과 가지 성장으로 인해 살아있는 암석이라고도 불리며 많은 미생물과 물고기가 서식할 수 있습니다. 남중국해 등 열대해역에서 주로 생산된다. 백산호의 화학적 조성은 주로 CaCO 3 이며 탄산염형이라 불리는 유기물을 함유하고 있습니다. 골든, 블루, 블랙 산호는 케라틴형이라 불리는 케라틴으로 구성되어 있습니다. 붉은 산호(분홍빛, 살빛 붉은색, 장미빛 붉은색, 연한 빨간색에서 진한 빨간색 포함) 껍질은 CaCO 3 를 함유하고 있으며 케라틴이 더 많습니다. 골격 구조 특성에 따른 산호. 판상 산호, 4단 산호, 6단 산호, 8단 산호의 네 가지 범주로 나눌 수 있으며, 현대 산호는 대부분 후자의 두 범주입니다. 산호는 해양 환경을 기록하는 중요한 운반체입니다. 고기후학의 결정, 고대 해수면 변화 및 지각 운동 및 기타 연구는 중요한 의미를 갖습니다. 전자 상자성 공명(EPR 또는 ESR)은 짝을 이루지 않은 전자 물질을 연구하기 위한 중요한 도구로, 가변 자기장의 특정 공진 주파수에서 짝을 이루지 않은 전자의 에너지 수준 점프를 측정하여 작동합니다. 현재 산호 분석에서 EPR의 주요 응용 분야는 해양 환경 분석 및 연대 측정입니다. 예를 들어, 산호에서 Mn 2+ 의 EPR 신호는 고기후와 관련이 있습니다. Mn 2+ 의 EPR 신호는 따뜻한 기간 동안 크고 급격한 냉각이 있을 때 급격하게 감소합니다. 산호는 전형적인 해양 탄산염암으로서 자연방사선의 영향을 받아 격자결함을 발생시켜 EPR 신호를 생성하므로 해양 탄산염암의 연대측정 및 절대연대 측정에도 활용될 수 있다. 산호의 EPR 스펙트럼에는 샘플의 격자 및 불순물 결함에 의해 갇힌 짝을 이루지 않은 전자의 농도, 샘플의 광물 및 불순물 구성에 대한 풍부한 정보가 포함되어 있으므로 샘플의 형성 연령 및 결정화 조건에 대한 정보가 포함되어 있습니다. 동시에 획득 가능합니다. 다음으로, 산호의 EPR 신호는 CIQTEK X-Band EPR(ESR) 분광기 EPR100을 사용하여 분석되어 산호의 구성 및 결함 공극에 대한 정보를 제공합니다. CIQTEK X-밴드 EPR100 실험 샘플 샘플은 남중국해의 백산호에서 채취하여 0.1 mol/L 묽은 염산으로 처리하고 막자사발로 분쇄한 후 체로 걸러내고 60°C에서 건조하고 무게는 약 70 mg으로 CIQTEK EPR100에서 테스트했습니다. 화이트 산호 샘플 전자 상자

JACS 승인 기사! CIQTEK EPR은 27개의 고급 연구 출판물에 기여합니다.

CIQTEK EPR 분광계 제품이 현재까지 27개의 고급 연구 출판물 에 기여했음을 발표하게 된 것을 기쁘게 생각합니다! 선택된 결과 중 하나 [V]=NNH 2 중간체를 통한 암모니아로의 바나듐 촉매화된 이질소 환원. 미국화학회지(2023) Wenshuang Huang, Ling-Ya Peng, Jiayu Zhang, Chenrui Liu, Guoyong Song, Ji-Hu Su, Wei-Hai Fang, Ganglong Cui 및 Shaowei Hu 추상적인 지구 대기에는 N 2 (78%)가 풍부하지만 질소의 활성화와 전환은 화학적 불활성으로 인해 어려운 작업이었습니다. 암모니아 산업에서는 고체 촉매 표면에서 N 2 와 H 2 를 NH 3 로 변환하기 위해 고온 및 고압 조건을 사용합니다 . 주변 조건에서 특정 미생물은 Fe(Mo/V) 기반 질소 고정 효소를 통해 N 2 를 NH 3 로 결합하고 전환할 수 있습니다 . 질소고정효소의 구조와 중간체에 있어서 큰 진전이 있었지만, 활성 부위에 결합하는 N 2 의 성질과 N 2 환원의 상세한 메커니즘은 여전히 불확실하다. 반응 메커니즘을 더 잘 이해하고 온화한 조건에서 암모니아 합성을 위한 촉매를 개발하기 위해 전이 금속 착체를 이용한 N 2 활성화에 대한 다양한 연구가 수행되었습니다. 그러나 지금까지 전이 금속 착물에 의한 N 2 의 NH 3 로의 촉매 전환은 여전히 과제로 남아 있습니다. 생물학적 질소 고정에서 바나듐의 중요한 역할에도 불구하고 N 2 에서 NH 3 로의 전환을 촉매할 수 있는 잘 정의된 바나듐 착물은 거의 없습니다 . 특히, 결찰된 N 2 의 양성자/전자 이동 반응에서 얻은 V(NxHy) 중간체는 아직 알려지지 않았습니다. 여기에서 이 논문은 바나듐 금속 착물에 의해 촉매된 질소의 암모니아로의 환원과 질소 활성화 시스템에서 중성 히드라지드 착물 중간체([V]=NNH 2 )의 최초 분리 및 특성화를 다음과 같이 시뮬레이션하여 보고합니다 . 이질소 화합물을 얻기 위한 양성자화된 바나듐 아미노 복합체([V]-NH 2 ) 의 환원 및 암모니아의 방출. 이러한 발견 은 이 촉매 시스템에서 원위 경로를 통해 질소가 암모니아로 전환될 수 있는 가능성을 밝히기 위해 이론적 계산을 결합함으로써 FeV 질소 고정 효소와 관련된 N 2 감소 메커니즘에 대한 전례 없는 통찰력을 제공합니다 . 베이징 사범대학교의 Hu Shaowei 교수 그룹은 불활성 소분자의 활성화를 위한 전이 금속 복합체 개발에 전념하고 있습니다. 최근 Ganglong Cui 교수 그룹과 공동으로 이론적 계산과 실험 연구의 조합을 통해 바나듐 금속 착물에 의해 촉매되는 질소가 암모니아로 환원되는 것을 보고했습니다. 이번 연구 결과는 미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)에 게재됐으며, Wenshang Huang(석사과정 학생)과 Lingya Peng(박사과정 학생)이 공동 제1저자로 실험적, 이론적 계산 작업을 진행했다. , 각각. 이 연구는 또한 베이징 사범대학교의 Weihai Fang 교수, 베이징 임업대학교의 Guoyong Song 교수, 중국 과학기술대학교의 Jihu Su 교수의 강력한 지원을 받았습니다. 바나듐 금속 착물 촉매의 합성 POCOP(2,6-( t Bu 2 PO) 2 -C 6 H 3 ) 및 PCP(2,6-( t Bu 2 -PCH 2 ) 2 -C 6 H 3 ) 협공 리간드를 갖는 일련의 이질소 복합체 및 방향족 산소/알콕시 리간드인 바나듐(3a-e)이 합성되었으며, 집게 복합체는 N 2 환원 및 전환에서 높은 반응성을 보이는 반면, 아르곤 분위기 하에서의 환원 반응은 상응하는 2가 화합물(4a-e)을 생성하고, 2가 화합물은 상응하는 이질소 복합체로 전환하기 위해 질소(높은 반응성)와 반응할 수 있습니다. 촉매 환원 반응에 대한 시스템 용매, 촉매, 양성자 시약 및 환원제의 영향을 실험적으로 조사한 결과 특정 조건에서 이질소 착물 3b가 가장 활성이 높으며 환원 전환을 촉매할 수 있는 것으로 나타났습니다. 질소에서 암모니아로. 복합체 3b는 양성자화 및 환원 반응에 의해 아실 히드라지드 복합체 5b([V]=NNH 2 ) 로 전환될 수 있습니다 . 복합체 5b는 15 N 2 의 15 NH 3 로의 전환을 중재할 수 있으며 이는 이것이 가능한 촉매 중간체임을 나타냅니다. 전이금속 히드라지드 화합물(M=NNH 2 )은 생물학적, 화학적, 전기화학적 질소 고정 과정에서 최종 부위 반응 경로 또는 혼합(최종 부위/교대) 유형 반응 경로의 핵심 중간체로 간주됩니다. 질소 환원 촉매 시스템의 히드라지드 중간체는 까다로우며, 5b는 질소 활성화 시스템에서 분리된 최초의 중성 히드라지드 착물이며, DFT 계산에 따르면 NH 결합 해리 자유 에너지(BDFEN-H)가 최대 59.1kcal/mol인 것으로 나타났습니다. , 이는 상대적으로 안정적인 존재를 위해 중요한 요소입니다. EPR 5b에 대해 90K에서 얻은 9.4GHz 분말 EPR 스펙트럼은 이방성 g 및 A 값 gx = 1.995, gy = 1.992, gz = 1을 특징으로 하는 V(I = 7/2) 중심을 보여줍니다. Ax = 20G, Ay = 25G, Az = 133.7G로 dxy 바닥 상태 스핀 상태를 나타냅니다(그림 5). 또한 액체 및 분말 EPR 스펙트럼의 두 등가 31P(I = 1/2)도 21.5G의 대략 등방성 초미세 커플 링으로 해결됩니다. 주변의 다른 핵에서 발생할 수 있는 초미세 구조는 해결되지 않습니다. 이러한 결과는 PVP가 결정 구조와 일치하는 원뿔형 구조를 형성한다...

상대 및 절대 정량화 - EPR(ESR) 응용

전자 상자성 공명(EPR 또는 ESR) 기술은 샘플에서 짝을 이루지 않은 전자를 직접 검출하는 데 사용할 수 있는 유일한 방법입니다. 그 중 정량적 EPR(ESR) 방법은 반응 동역학 연구, 반응 메커니즘 설명 및 상업적 응용에 필수적인 시료 내 짝을 이루지 않은 전자 스핀 수를 제공할 수 있습니다. 따라서 전자 상자성 공명 기법을 이용하여 샘플의 짝을 이루지 않은 전자 스핀 수를 얻는 것이 연구의 뜨거운 주제였습니다. 두 가지 주요 정량적 전자 상자성 공명 방법, 즉 상대 정량적 EPR(ESR)과 절대 정량적 EPR(ESR)을 사용할 수 있습니다. 상대 정량적 EPR(ESR) 방법 상대적 정량적 EPR 방법은 미지 시료의 EPR 흡수 스펙트럼 적분 면적과 표준 시료의 EPR 흡수 스펙트럼 적분 면적을 비교하여 수행됩니다. 따라서 상대적 정량적 EPR 방법에서는 스핀 수가 알려진 표준 샘플을 도입해야 합니다. EPR 흡수 스펙트럼의 통합 영역의 크기는 샘플의 짝을 이루지 않은 전자 스핀의 수뿐만 아니라 실험 매개변수의 설정, 샘플의 유전 상수, 샘플의 크기 및 모양과도 관련됩니다. , 공진 공동 내 샘플의 위치. 따라서 상대정량적 EPR법에서 보다 정확한 정량적 결과를 얻기 위해서는 표준시료와 미지시료의 성질이 유사해야 하고, 모양과 크기도 유사해야 하며, 공명공동 내에서 동일한 위치에 있어야 한다. 정량적 EPR 오류 소스 절대 정량적 EPR(ESR) 방법 절대 정량적 EPR 방법은 표준 시료를 사용하지 않고 EPR 테스트를 통해 시료 내 짝을 이루지 않은 전자 스핀 수를 직접 얻을 수 있음을 의미합니다. 절대 정량적 EPR 실험에서는 시료의 짝을 이루지 않은 전자 스핀 수를 직접 얻기 위해 테스트할 시료의 EPR 스펙트럼(보통 1차 미분 스펙트럼)의 2차 적분 면적 값, 실험 매개변수, 샘플 부피, 공명 공동 분포 함수 및 보정 계수가 필요합니다. 샘플 내 짝을 이루지 않은 전자 스핀의 절대 개수는 먼저 EPR 테스트를 통해 샘플의 EPR 스펙트럼을 얻은 다음 EPR 1차 미분 스펙트럼을 처리하여 2차 적분 면적 값을 얻은 다음 이를 결합하여 직접 얻을 수 있습니다. 실험 매개변수, 샘플 부피, 공진 공동 분포 함수 및 보정 계수. CIQTEK 전자 상자성 공명 분광학 CIQTEK EPR(ESR) 분광법의 짝을 이루지 않은 전자 스핀의 절대 정량화를 사용하면 참조 또는 표준 샘플을 사용하지 않고 직접 샘플 내 짝을 이루지 않은 전자의 스핀 수를 얻을 수 있습니다. 공진 공동 분포 함수와 보정 계수는 기기가 배송되기 전에 설정됩니다. 분광학이 완료된 후 사용자는 소프트웨어�

CIQTEK EPR(ESR), 나노 스핀 센서 연구 강화

양자 특성을 기반으로 하는 전자 스핀 센서는 감도가 높으며 전기장, 자기장, 분자 또는 단백질 역학, 핵 또는 기타 입자와 같은 다양한 물리화학적 특성을 조사하는 데 널리 사용될 수 있습니다. 이러한 고유한 장점과 잠재적인 응용 시나리오는 스핀 기반 센서를 현재 뜨거운 연구 방향으로 만듭니다. Sc 3 C 2 @C 80 은 탄소 케이지로 보호되는 매우 안정적인 전자 스핀을 가지며, 이는 다공성 물질 내 가스 흡착 감지에 적합합니다. Py-COF는 독특한 흡착 특성을 지닌 최근에 등장한 다공성 유기 골격 물질로, 포르밀기와 아미노기를 갖는 자가 응축 빌딩 블록을 사용하여 제조되었습니다. 1.38 nm의 이론적 기공 크기로 제조되었습니다. 따라서, 메탈로풀러렌 Sc 3 C 2 @C 80 단위(~0.8 nm 크기)는 Py-COF의 나노기공 중 하나에 들어갈 수 있습니다. 다공성 유기 구조 내에서 가스 흡착을 감지하기 위해 중국 과학원 화학 연구소 연구원인 Taishan Wang이 금속 풀러렌을 기반으로 한 나노스핀 센서를 개발했습니다. 상자성 금속 풀러렌인 Sc 3 C 2 @C 80 은 피렌 기반 공유 유기 프레임워크(Py-COF)의 나노기공에 내장되었습니다. Sc 3 C 2 @C 80 스핀 프로브 가 내장된 Py-COF 내의 흡착된 N 2 , CO , CH 4 , CO 2 , C 3 H 6 및 C 3 H 8 은 EPR 기술(CIQTEK EPR200-Plus)을 사용하여 기록되었습니다. ). 내장된 Sc 3 C 2 @C 80 의 EPR 신호는 Py-COF의 가스 흡착 특성과 정기적으로 상관 관계가 있는 것으로 나타났습니다. 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 "다공성 유기 프레임워크 내부의 가스 흡착 현장 조사를 위한 내장형 나노 스핀 센서"라는 제목으로 게재되었습니다. Sc 3 C 2 @C 8 분자 스핀을 이용한 Py-COF의 가스 흡착 특성 조사 연구에서 저자는 가스 흡착을 감지하기 위해 파이렌 기반 COF(Py-COF)의 하나의 나노기공에 내장된 스핀 프로브로 상자성 특성을 갖는 메탈로풀러렌인 Sc 3 C 2 @C 80 (~0.8 nm 크기)을 사용했습니다. Py-COF 내에서. 그런 다음, 내장된 Sc 3 C 2 @C 80 EPR 신호를 기록하여 N 2 , CO, CH 4 , CO 2 , C 3 H 6 및 C 3 H 8 가스 에 대한 Py-COF의 흡착 특성을 조사했습니다 . Sc 3 C 2 @C 80 의 EPR 신호는 Py-COF의 가스 흡착 특성을 규칙적으로 따르는 것으로 나타났습니다. 기존의 흡착 등온선 측정과 달리 이 이식형 나노스핀 센서는 현장 실시간 모니터링을 통해 가스 흡착 및 탈착을 감지할 수 있습니다. 제안된 나노스핀 센서는 금속-유기 구조(MOF-177)의 가스 흡착 특성을 조사하는 데에도 사용되어 그 다양성을 입증했습니다.

DNA 구조 분석의 전자-전자 이중 공명(DEER) - EPR(ESR) 응용

1950년대 왓슨(Watson)과 크릭(Crick)이 DNA의 고전적인 이중나선 구조를 제안한 이후 DNA는 생명과학 연구의 중심이 되어 왔습니다. DNA의 4개 염기 수와 배열 순서에 따라 유전자가 다양해지고, 염기의 공간 구조가 유전자 발현에 영향을 준다. 전통적인 DNA 이중나선 구조 외에도, 연구에서는 인간 세포에서 특별한 4가닥의 DNA 구조인 G-사중체(G-quadruplex)가 확인되었습니다. 이 구조는 구아닌(G)의 직렬 반복이 풍부한 DNA 또는 RNA의 접힘에 의해 형성됩니다. ), 빠르게 분열하는 G-사중체는 특히 빠르게 분열하는 세포(예: 암세포)에서 풍부합니다. 따라서 G-quadruplexes는 항암 연구에서 약물 표적으로 사용될 수 있습니다. G-quadruplex의 구조와 결합제에 대한 결합 모드에 대한 연구는 암세포의 진단 및 치료에 중요합니다. G-quadruplex의 3차원 구조를 도식적으로 표현한 것입니다. 이미지 출처: 위키피디아 전자-전자 이중 공명(DEER) 펄스 쌍극 EPR(PDEPR) 방법은 구조 및 화학 생물학의 구조 결정을 위한 신뢰할 수 있고 다양한 도구로 개발되었으며 PDEPR 기술을 통해 나노 규모의 거리 정보를 제공합니다. G-quadruplex 구조 연구에서 SDSL(site-directed spin labeling)과 결합된 DEER 기술은 다양한 길이의 G-quadruplex 이량체를 구별하고 이량체에 대한 G-quadruplex 결합제의 결합 패턴을 밝힐 수 있습니다. 거리 측정을 위한 스핀 라벨로 Cu(pyridine)4를 사용하는 DEER 기술을 사용하여 서로 다른 길이의 G-4중체 이합체 구별 정방형 평면 Cu(pyridine)4 복합체는 G-4중체와 두 상자성 Cu2+ 사이의 거리에 공유 결합되었습니다 . π-적층 G 4차 단량체에서 이량체 형성을 연구하기 위해 쌍극자-쌍극자 상호작용을 검출함으로써 측정되었습니다. [Cu2+@A4](TTLGGG) 및 [Cu2+@B4](TLGGGG)는 서로 다른 서열을 갖는 두 개의 올리고뉴클레오티드입니다. 여기서 L은 리간드를 나타냅니다. [Cu2+@A4]2 및 [Cu2+@B4]2의 DEER 결과는 그림 1과 그림 2에 나와 있습니다. DEER 결과로부터 [Cu2+@A4]2 이량체에서 단일의 평균 거리를 얻을 수 있습니다. Cu2+ -Cu2+는 dA=2.55nm이고, G-사중체 3' 말단은 tail-tail stacking에 의해 G-사중체 이량체를 형성하며, G-사중체 이량체에 있는 2개의 Cu2+ 스핀 라벨의 gz축은 평행하게 정렬됩니다. [Cu2+@A4]2 π 적층 거리는 [Cu2+@A4]2 이량체에 비해 더 깁니다(dB-dA = 0.66 nm). 각 [Cu2+@B4] 단량체가 추가 G 사량체를 포함하는 것으로 확인되었으며, 이는 예상 거리와 완전히 일치하는 결과입니다. 따라서 DEER 기술에 의한 거리 측정은 서로 다른 길이의 G-quadruplex 이량체를 구별할 수 있습니다. 그림 1(A) [Cu2+@A4]2 이합체의 펄스 EPR 차동 스펙트럼(검은색 선) 및 해당 시뮬레이션(빨간색 선)(34GHz, 19K); (B) 배경 보정 후 필드 위치(검은색 선)의 광고 DEER 시간 영역 맵과 PeldorFit(빨간색 선)에서 얻은 최상의 피팅 결과의 4단계; (C) PeldorFit(빨간색 선) 및 MD 시뮬레이션(회색 선)을 사용하여 얻은 거리 분포; (D) @A4] 단량체와 [Cu2+@A4]2 이량체 사이의 [Cu2+ 평형. (Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4939-4947) 그림 2(A) [Cu2+@B4]2 배경 보정 후 4개 필드 위치의 DEER 시간 영역 다이어그램(검은색 선) 및 PeldorFit(빨간색 선)에서 얻은 최상의 피팅 결과; (B) [Cu2+@B4]; (C) PeldorFit(빨간색 선) 및 MD 시뮬레이션(회색 선)을 사용하여 얻은 거리 분포. (Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4939-4947) DEER 기술을 사용하여 G-테트라머 결합제와 이량체의 결합 모드 조사 평면 방향족 공액 시스템과 양전하를 지닌 많은 소분자와 금속 착물은 접힌 2차 구조를 결합하고 안정화할 수 있어 잠재적인 항암제가 될 수 있습니다. N,N'-비스[2-(1-피페리디닐)에틸]3,4,9,10-페릴렌테트라카르복시디카르보닐염산염(PIPER)은 잘 알려진 G-사중체 결합제로서 적층에 의해 사중체에 결합하고 안정화시킬 수 있으며, G-quadruplex에 대한 PIPER의 결합 모드는 DEER 기술로 조사할 수 있습니다. 그림 3과 그림 4는 서로 다른 PIPER 대 [Cu2+@A4]2 이합체 비율을 사용한 DEER 실험 결과를 보여줍니다. 결과는 PIPER 대 [Cu2+@A4]2 이합체 비율이 1:1(PIPER@[Cu2+@A4]2)인 경우 dP = 2.82nm임을 보여줍니다. 순수한 [Cu2+@A4]2 이합체(dA = 2.55 nm)와 비교하여 Cu2+-Cu2+ 사이의 거리가 증가한 것은 PIPER가 두 G의 3' 면 사이에 평면 유기 분자가 삽입된 이합체와 샌드위치 복합체를 형성함을 나타냅니다. 사량체 단량체. PIPER 대 [Cu2+@A4]2 이량체의 비율이 2:1(2PIPER@[Cu2+@A4]2)인 경우 d2P = 3.21nm입니다. PIPER@[Cu2+@A4]2 이량체(dP = 2.82nm)와 비교한 추가 π-스태킹 거리는 두 개의 PIPER 리간드가 꼬리에서 꼬리로 배열된 G-사량체 이량체에 삽입되었음을 나타냅니다. DEER 기술은 삽입된 복합체를 형성하기 위해 G-사량체 이량체에 G-사량체 결합제 PIPER 삽입의 새로운 결합 모드를 밝힐 수 있습니다. 그림 3(A) PIPER와 [Cu2+@A4]2 이량체의 비율이 다른 DEER 쌍극자 스펙트럼(geff =2.061); (B) PIPER와 [Cu2+@A4]2 이량체 깊이의 비율이 다른 DEER 변조; (C) [Cu2+@A4]2 이량체와 PIPER...

리튬 이온 배터리 - EPR(ESR) 애플리케이션

리튬이온 배터리(LIB)는 소형, 경량, 높은 배터리 용량, 긴 사이클 수명, 높은 안전성으로 인해 전자 기기, 전기 자동차, 전력망 저장 및 기타 분야에 널리 사용됩니다. 전자 상자성 공명(EPR 또는 ESR) 기술은 배터리 내부를 비침습적으로 조사하고 전극 재료의 충전 및 방전 중 전자 특성의 변화를 실시간으로 모니터링하여 실제 상태에 가까운 전극 반응 과정을 연구할 수 있습니다. . 배터리 반응 메커니즘 연구에서 점차 대체할 수 없는 역할을 수행하고 있습니다. 리튬이온 배터리의 구성 및 작동 원리 리튬이온 배터리는 양극, 음극, 전해질, 격막 등 4가지 주요 구성요소로 구성됩니다. 이는 주로 양극과 음극 사이의 리튬 이온 이동(임베딩 및 디임베딩)에 의존하여 작동합니다. 그림 1 리튬 이온 배터리 작동 원리 배터리 충전 및 방전 과정에서 양극 및 음극 재료의 충전 및 방전 곡선 변화는 일반적으로 다양한 미세 구조 변화를 동반하며 오랜 시간 주기 후에 성능이 저하되거나 심지어 실패하는 경우가 종종 미세 구조와 밀접한 관련이 있습니다. 변화. 따라서 구성적(구조-성능) 관계와 전기화학적 반응 메커니즘에 대한 연구는 리튬이온전지 성능 향상의 핵심이자 전기화학 연구의 핵심이기도 하다. 리튬이온 배터리의 EPR(ESR) 기술 구조와 성능 사이의 관계를 연구하기 위한 다양한 특성화 방법이 있으며, 그 중 전자 스핀 공명(ESR) 기술은 높은 감도, 비파괴 및 현장 모니터링 가능성으로 인해 최근 몇 년 동안 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 리튬이온전지에서는 ESR 기술을 이용하여 전극재료 중의 Co, Ni, Mn, Fe, V 등의 전이금속을 연구할 수 있으며, 오프도메인 상태의 전자 연구에도 적용할 수 있습니다. 전극 물질의 충전 및 방전 중에 전자 특성이 변화(예: 금속 원자가 변화)되면 EPR(ESR) 신호가 변경됩니다. 전기화학적으로 유도된 산화환원 메커니즘에 대한 연구는 전극 재료의 실시간 모니터링을 통해 달성할 수 있으며, 이는 배터리 성능 향상에 기여할 수 있습니다. 무기전극재료의 EPR(ESR) 기술 리튬 이온 배터리에서 가장 일반적으로 사용되는 양극 재료는 일반적으로 LiCoO2, Li2MnO3 등을 포함한 일부 무전극 전극 재료입니다. 양극 재료 성능 향상은 전체 배터리 성능을 향상시키는 열쇠입니다. 리튬이 풍부한 음극에서 가역적 O 산화환원은 추가 용량을 생성하여 산화물 음극 재료의 비에너지를 증가시킬 수 있습니다. 따라서 O 산화환원에 대한 연구는 리튬이온 배터리 분야에서 많은 주목을 받아왔다. 격자 산소 산화환원 반응의 특성을 연구하는 기술은 아직 상대적으로 적습니다. 양극재의 경우 음극/전해질 계면의 안정성은 충전 과정에서 생성되는 산화물종과 밀접한 관련이 있으므로 산화된 O종의 화학적 상태에 대한 연구가 필요합니다. EPR 기술은 반응 중에 산소 또는 과산화물 종을 감지할 수 있으며, 이는 리튬 이온 배터리의 산소 산화환원을 연구하는 데 기술적 지원을 제공합니다. 그림 2 EPR로 해석한 산화물 O의 화학적 상태. (a, b) 다양한 충전 및 방전 상태에서 50K에서 Na0.66[Li0.22Mn0.78]O2의 X-밴드 EPR 스펙트럼. 그림 a: (O2)n-(n=1, 2,3)의 생성; 그림 b: 포획된 분자 O2의 생성. 그림 c, d: 4.5V 충전 시 가변 온도 EPR 스펙트럼. (O2)n-는 2-60K의 온도 범위에서 감지되는 반면, 분자 O2는 50K의 특성 온도에서만 감지될 수 있음을 볼 수 있습니다. 그림 e: 5000-10000G 자기장 범위의 미세 스윕 EPR 스펙트럼; 그림 f: 50K, 4.5V 충전 상태에서 Na0.66[Li0.22Mn0.78]O2의 X-밴드 EPR 스펙트럼. (J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 18652−18664) 유기전극재료의 EPR(ESR) 기술 무기 물질 외에도 일부 유기 소분자 또는 공유결합 유기 골격 물질(COF)도 이온 배터리 연구에 널리 사용됩니다. EPR 분광학은 현장에서 비파괴적으로 유기 전극의 작동 원리를 연구하고 산화환원 반응을 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 그림 3에서 볼 수 있듯이 충전 및 방전 중 라디칼의 형성 및 감소는 EPR 기술을 사용하여 모니터링할 수 있습니다. 라디칼 중간체의 활성 및 안정성 조절은 2차원 COF의 두께를 조정하여 달성할 수 있으므로 에너지 저장 및 전환을 위한 새로운 고성능 유기 전극 재료 설계에 새로운 돌파구를 제공합니다. 기존 담배의 경우 탄소 중심의 자유 라디칼이 존재하므로 EPR 기술로 검출할 수 있습니다. 최신 전자 담배의 경우 EPR 기술을 사용하면 전자 담배를 흡입하는 동안 생성된 자유 라디칼을 측정하고 TPM에서 각각 EPFR 생성 및 ROS 생성을 정량화할 수 있습니다. 그림 3 (a) 자유 라디칼 중간체의 산화환원 메커니즘. (b) 0.30V로 방전 후 30사이클 전후의 서로 다른 두께의 COF의 EPR 스펙트럼. (c) 0.30V로 방전 후 30사이클 전후의 TSAQ 샘플의 EPR 스펙트럼. (d) 4-12nm의 EPR 스펙트럼 다양한 시간 동안 전해질에 담근 후 두께 샘플. (e) 전극을 0.05V로 방전시킨 후 23Na의 NMR 스펙트럼. (K. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 9623−9628) CIQTEK 전자 상자성 공명(EPR) 분광학 CIQTEK EPR(ESR) 분광학은 상자성 물질을 직접 검출하기 위한 비파괴 분석 방법을 제공합니다. 자성 분자, 전이 금속 이온, 희토류 이온, 이온 클러스터, 도핑된 물질, 결함이 있는 물질, 자유 라디칼, 금속 단백질 및 짝을 이루지 않은 전자를 포함하는 기타 물질의 구성, 구조 및 역학을 연구할 수 있으며 현장 및 비 현장 정보를 제공할 수 있습니다. -전자 스핀, 궤도 및 핵의 미세한 규모에 대한 파괴적인 ...

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