Quang phổ tương quan huỳnh quang. II. Một hiện thực hóa thực nghiệm

Bài báo này mô tả ứng dụng thực nghiệm đầu tiên của quang phổ tương quan huỳnh quang, một phương pháp mới để xác định các hằng số động hóa học và hệ số khuếch tán. Các đại lượng này được đo bằng cách quan sát hành vi thời gian của những dao động nồng độ nhỏ xảy ra tự phát trong hệ phản ứng ngay cả khi nó ở trạng thái cân bằng. Trạng thái cân bằng của hệ không bị xáo trộn trong suốt quá trình thí nghiệm. Các hệ số khuếch tán và các hằng số tốc độ hóa học quyết định hành vi thời gian trung bình của những dao động tự phát này giống như những gì được tìm kiếm bởi các phương pháp thông thường hơn, bao gồm kỹ thuật nhảy nhiệt độ hoặc các kỹ thuật kích thích khác. Thí nghiệm chủ yếu bao gồm việc đo sự biến đổi theo thời gian số lượng phân tử của các tác nhân phản ứng xác định trong một thể tích dung dịch mở cụ thể. Nồng độ của một tác nhân phản ứng được đo bằng huỳnh quang của nó; thể tích mẫu được xác định bởi một chùm tia laser tập trung kích thích huỳnh quang. Phát xạ huỳnh quang dao động tỷ lệ với sự thay đổi trong số lượng phân tử huỳnh quang khi chúng khuếch tán vào và ra khỏi thể tích mẫu và khi chúng được tạo ra hoặc loại bỏ thông qua các phản ứng hóa học. Số lượng phân tử tác nhân phản ứng này phải nhỏ để cho phép phát hiện các dao động nồng độ. Do đó, thể tích mẫu là nhỏ (10⁻⁸ ml) và nồng độ của các chất tan là thấp (∼ 10⁻⁹ M). Chúng tôi đã áp dụng kỹ thuật này để nghiên cứu hai hệ mẫu: ví dụ đơn giản về khuếch tán thuần túy của một loài huỳnh quang đơn, rhodamine 6G, và ví dụ thú vị nhưng thách thức hơn về phản ứng của DNA đại phân tử với thuốc ethidium bromide để tạo thành một phức huỳnh quang. Sự tăng cường huỳnh quang của ethidium bromide khi hình thành phức có thể cho phép quan sát sự suy giảm của các dao động nồng độ thông qua phản ứng hóa học và do đó xác định các hằng số tốc độ hóa học.