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Matrix Effects on Photoluminescence and Oxygen Sensitivity of a Molecular Ruby

  • The molecular ruby analogue [Cr(ddpd)2]3+ (ddpd=N,N’-dimethyl-N,N’-dipyridine-2-ylpyridine-2,6-diamine) exhibits near infrared (NIR) emission with a high photoluminescence (PL) quantum yield ΦPL of 11 % and a lifetime of 898 μs in deaerated water at room temperature. While ligand-based control of the photophysical properties has received much attention, influences of the counter anions and microenvironment are still underexplored. In this study, the luminescence properties of the molecular ruby were systematically examined for the counter anions Cl−, Br−, [BF4]−, [PF6]−, [BPh4]−, and [BArF24]− in acetonitrile (MeCN) solution, in crystals, and embedded into polystyrene nanoparticles (PSNP). Stern-Volmer analyses of the oxygen quenching studies in the intensity and lifetime domain showed the highest oxygen sensitivity of the complexes with the counter anions of [BF4]− and [BArF24]−, which also revealed the longest luminescence lifetimes. Embedding [Cr(ddpd)2][PF6]3 in PSNPs and shieldingThe molecular ruby analogue [Cr(ddpd)2]3+ (ddpd=N,N’-dimethyl-N,N’-dipyridine-2-ylpyridine-2,6-diamine) exhibits near infrared (NIR) emission with a high photoluminescence (PL) quantum yield ΦPL of 11 % and a lifetime of 898 μs in deaerated water at room temperature. While ligand-based control of the photophysical properties has received much attention, influences of the counter anions and microenvironment are still underexplored. In this study, the luminescence properties of the molecular ruby were systematically examined for the counter anions Cl−, Br−, [BF4]−, [PF6]−, [BPh4]−, and [BArF24]− in acetonitrile (MeCN) solution, in crystals, and embedded into polystyrene nanoparticles (PSNP). Stern-Volmer analyses of the oxygen quenching studies in the intensity and lifetime domain showed the highest oxygen sensitivity of the complexes with the counter anions of [BF4]− and [BArF24]−, which also revealed the longest luminescence lifetimes. Embedding [Cr(ddpd)2][PF6]3 in PSNPs and shielding with poly(vinyl alcohol) yields a strongly NIR-emissive oxygen-insensitive material with a record ΦPL of 15.2 % under ambient conditions.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Cui Wang, W.R. Kitzmann, Florian Weigert, Ch. Förster, X. Wang, K. Heintze, Ute Resch-GengerORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):ChemPhotoChem
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.2 Biophotonik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley-VCH
Verlagsort:Weinheim
Jahrgang/Band:6
Ausgabe/Heft:6
Aufsatznummer:e202100296
Erste Seite:1
Letzte Seite:9
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Freie Schlagwörter:Complex; Cr(III); Fluorescence; Lifetime; Ligand; Nano; Oxygen; Particle; Polymer; Quality assurance; Quantum yield; Sensor; Solid state; Structure-property relationship; X-Ray analysis
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Material
Material / Nano
Umwelt
Umwelt / Sensorik
DOI:10.1002/cptc.202100296
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-546057
ISSN:2367-0932
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:06.04.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:06.04.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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