980 resultados para electronic energy transfer
Resumo:
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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This is a comprehensive study of protein-mediated membrane fusion through single-molecule fluorescence resonance energy transfer (smFRET). Membrane fusion is one of the important cellular processes by which two initially distinct lipid bilayers merge their hydrophobic cores, resulting in one interconnected structure. For example, exocytosis, fertilization of an egg by a sperm and communication between neurons are a few among many processes that rely on some form of fusion. Proteins called soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor (SNARE) play a central role in fusion processes which is also regulated by many accessory proteins, such as synaptotagmin, complexin and Munc18. By a new lipid mixing method at the single-vesicle level, we are able to accurately detect different stages of SNARE-mediated membrane fusion including docking, hemi and full fusion via FRET value of single donor/acceptor vesicle pair. Through this single-vesicle lipid mixing assay, we discovered the vesicle aggregation induced by C2AB/Ca2+, the dual function of complexin, and the fusion promotion role of Munc18/SNARE-core binding mode. While this new method provides the information regarding the extent of the ensemble lipid mixing, the fusion pore opening between two vesicular cavities and the interaction between proteins cannot be detected. In order to overcome these limitations, we then developed a single-vesicle content mixing method to reveal the key factor of pore expansion by detecting the FRET change of dual-labeled DNA probes encapsulated in vesicles. Through our single-vesicle content mixing assay, we found the fusion pore expansion role of yeast SNAREs as well as neuronal SNAREs plus synaptotagmin 1.
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Résumé : Les ions hydronium (H3O + ) sont formés, à temps courts, dans les grappes ou le long des trajectoires de la radiolyse de l'eau par des rayonnements ionisants à faible transfert d’énergie linéaire (TEL) ou à TEL élevé. Cette formation in situ de H3O + rend la région des grappes/trajectoires du rayonnement temporairement plus acide que le milieu environnant. Bien que des preuves expérimentales de l’acidité d’une grappe aient déjà été signalées, il n'y a que des informations fragmentaires quant à son ampleur et sa dépendance en temps. Dans ce travail, nous déterminons les concentrations en H3O + et les valeurs de pH correspondantes en fonction du temps à partir des rendements de H3O + calculés à l’aide de simulations Monte Carlo de la chimie intervenant dans les trajectoires. Quatre ions incidents de différents TEL ont été sélectionnés et deux modèles de grappe/trajectoire ont été utilisés : 1) un modèle de grappe isolée "sphérique" (faible TEL) et 2) un modèle de trajectoire "cylindrique" (TEL élevé). Dans tous les cas étudiés, un effet de pH acide brusque transitoire, que nous appelons un effet de "pic acide", est observé immédiatement après l’irradiation. Cet effet ne semble pas avoir été exploré dans l'eau ou un milieu cellulaire soumis à un rayonnement ionisant, en particulier à haut TEL. À cet égard, ce travail soulève des questions sur les implications possibles de cet effet en radiobiologie, dont certaines sont évoquées brièvement. Nos calculs ont ensuite été étendus à l’étude de l'influence de la température, de 25 à 350 °C, sur la formation in situ d’ions H3O + et l’effet de pic acide qui intervient à temps courts lors de la radiolyse de l’eau à faible TEL. Les résultats montrent une augmentation marquée de la réponse de pic acide à hautes températures. Comme de nombreux processus intervenant dans le cœur d’un réacteur nucléaire refroidi à l'eau dépendent de façon critique du pH, la question ici est de savoir si ces fortes variations d’acidité, même si elles sont hautement localisées et transitoires, contribuent à la corrosion et l’endommagement des matériaux.
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Fluids are important because of their preponderance in our lives. Fluid mechanics touches almost every aspect of our daily lives, and it plays a central role in many branches of science and technology. Therefore, it is a challenging and exciting field of scientific activity due to the complexity of the subject studied and the breadth of the applications. The quest for advances in fluid mechanics, as in other scientific fields, emerge from analytical, computational (CFD) and experimental studies. The improvement in our ability to describe, predict and control the phenomena played (and plays) key roles in the technological breakthroughs. The present theme issue of “Fluid and Heat Flow: Simulation and Optimization” collects a selection of papers. selection of papers presented at Special Session “Fluid Flow, Energy Transfer and Design”
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Peripherally triarylborane decorated porphyrin (2) and its Zn(II) complex (3) have been synthesized. Compound 3 contains of two different Lewis acidic binding sites (Zn(II) and boron center). Unlike all previously known triarylborane based sensors, the optical responses of 3 toward fluoride and cyanide are distinctively different, thus enabling the discrimination of these two interfering anions. Metalloporphyrin 3 shows a multiple channel fluorogenic response toward fluoride and cyanide and also a selective visual colorimetric response toward cyanide. By comparison with model systems and from detailed photophysical studies on 2 and 3, we conclude that the preferential binding of fluoride occurs at the peripheral borane moieties resulting in the cessation of the EET (electronic energy transfer) process from borane to porphyrin core and with negligible negetive cooperative effects. On the other hand, cyanide binding occurs at the Zn(II) core leading to drastic changes in its absorption behavior which can be followed by the naked eye. Such changes are not observed when the boryl substituent is absent (e.g., Zn-TPP and TPP). Compounds 2 and 3 were also found to be capable of extracting fluoride from aqueous medium.
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Three new V-shaped boryl-BODIPY dyads (1-3) were synthesized and structurally characterized. Compounds 1-3 are structurally close molecular siblings differing only in the number of methyl substituents on the BODIPY moiety that were found to play a major role in determining their photophysical behavior. The dyads show rare forms of multiple-channel emission characteristics arising from different extents of electronic energy transfer (EET) processes between the two covalently linked fluorescent chromophores (borane and BODIPY units). Insights into the origin and nature of their emission behavior were gained from comparison with closely related model molecular systems and related photophysical investigations. Because of the presence of the Lewis acidic triarylborane moiety, the dyads function as highly selective and sensitive fluoride sensors with vastly different response behaviors. When fluoride binds to the tricoordinate borane center, dyad 1 shows gradual quenching of its BODIPY-dominated emission due to the ceasing of the (borane to BODIPY) EET process. Dyad 2 shows a ratiometric fluorescence response for fluoride ions. Dyad 3 forms fluoride-induced nanoaggregates that result in fast and effective quenching of its fluorescence intensity just for similar to 0.3 ppm of analyte (i.e., 0.1 equiv 0.26 ppm of fluoride). The small structural alterations in these three structurally close dyads (1 - 3) result in exceptionally versatile and unique photophysical behaviors and remarkably diverse responses toward a single analyte, i.e., fluoride ion.
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A series of oligoaniline-functionalized mono- and bis-topic terpyridine ligands, i.e. C6H5[N(R)C6H4](n)TPY (R = H, butyl, tert-butyloxycarbonyl; n = 1-4; TPY = 2,2':6',2"-terpyridyl) and TPYC6H4[N(R)C6H4](m)TPY (R = H, tert-butyloxycarbonyl; m = 2, 4), and the corresponding monoand bis-nuclear ruthenium(II) complexes have been synthesized and verified. The spectroscopic results indicate that two kinds of pi-pi* transitions from TPY and oligoaniline fragments of ligands strongly shift to lower energy, and the metal-to-ligand charge-transfer transition ((MLCT)-M-1) bands of all obtained complexes are considerably red-shifted (Delta lambda(max) = 22-64 nm) and their intensities become much more intense (approximately 4-6 times), compared with those of the reported complex [Ru(TPY)(2)](2+). Moreover, the spectroscopic properties of the ligands and complexes with longer oligoaniline units (n = 3, 4) are markedly influenced by the external stimulus, such as the oxidation and proton acid doping.
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Aimed at creating a true photoswitchable energy transfer system, four dinuclear complexes containing ruthenium(II) and osmium(II) metal centers bridged by spiropyran-type linkers were designed and investigated. The bridge in its closed spiropyran form was shown to be a good insulator for energy transfer between the Ru-bpy donor and the Os-bpy acceptor (bpy = 2,2'-bipyridine). On the basis of properties of previously reported photochromic nitrospiropyrans substituted with a single polypyridine metal center, conversion of the bridge to the open merocyanine form was envisaged to result in efficient electronic energy transfer by a sequential ("hopping") mechanism. In contrast to the expectations, however, the studied closed-form dinuclear complexes remained stable independently of their photochemical or electrochemical activation. This difference in reactivity is attributed to the replacement of the nitro group by a second polypyridine metal center. We assume that these changes have fundamentally altered the excited-state and redox properties of the complexes, making the ring-opening pathways unavailable.
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In dieser Arbeit wurden Untersuchungen zur Fluoreszenzdynamik und zum Mechanismus des Photobleichens einzelner Farbstoffmoleküle einer homologen Reihe von Rylentetracarbonsäurediimiden durchgeführt. Mit der Erweiterung des elektronischen π-Systems verringert sich die HOMO/LUMO-Energiedifferenz, so dass strahlungslose Relaxationsprozesse gemäß des Energielückengesetzes zunehmen. Die konfokale Einzelmolekülspektroskopie in Kombination mit zeitkorrelierter Einzelphotonenzählung ermöglicht es, Fluktuationen der inneren Konversionsrate zu detektieren. Der limitierende Faktor jedes Einzelmolekülexperiments ist die Photostabilität der Moleküle. Für die homologe Reihe konnten mindestens zwei Photobleichmechanismen identifiziert werden. Wenn Singulett-Sauerstoff durch Selbstsensibilisierung erzeugt werden kann, ist unter Luft die Photooxidation der wahrscheinlichste Mechanismus. Unter Ausschluss von Luftsauerstoff spielt die Bildung langlebiger Dunkelzustände eine entscheidende Rolle, die bevorzugt über höher angeregte Triplett- und Singulett-Zustände abläuft. Es wird angenommen, dass es sich hierbei um einen reversiblen Ionisierungsprozess handelt, bei dem das Radikal-Kation der Rylendiimide gebildet wird. Es konnte gezeigt werden, dass durch eine geeignete Wahl der Anregungsbedingungen die Dunkelzustandspopulierung verhindert und zugleich die Photostabilität der Fluorophore deutlich erhöht wird. Durch die Verknüpfung der beiden niedrigsten Homologen erhält man ein Donor-Akzeptor-Modellsystem, bei dem die Anregungsenergie mit hoher Effizienz vom Donor- auf den Akzeptor-Chromophor übertragen wird. In der Fluoreszenz einzelner Bichromophore wurden bei selektiver Anregung des Donors kollektive Auszeiten beobachtet, die durch effiziente Singulett-Triplett-Annihilation verursacht werden.
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Die spektroskopische Untersuchung einzelner konjugierter Polymermoleküle, welche multichromophore Systeme darstellen, bei 1,2K eröffnete den Zugang zu den unterschiedlichen Chromophoren. In Fluoreszenzemissions- wie -anregungsspektren des Poly(2-methoxy-5-(2’-ethylhexyloxy)-rnp-phenylenvinylen) (MEH-PPV) konnten Nullphononenlinien (rein elektronische (0-0)-Übergänge) emittierender Chromophore beobachtet werden, deren Breiten durch das experimentelle Auflösungsvermögen limitiert waren. Dadurch konnte eine obere Grenze für die homogene Linienbreite festgelegt werden. Infolge starker linearer Elektron-Phonon-Kopplung und spektraler Diffusion war die Beobachtung von Nullphononenlinien jedoch auf eine Minderheit der Chromophorernbeschränkt. In geeigneten Probesystemen konnten in Anregungsspektren auch Nullphononenlinien solcher Chromophore identifiziert werden, die als Donoren im intramolekularen Energietransfer fungieren. Aufgrund der dadurch verkürzten Fluoreszenzlebensdauer und der damit verbundenen Linienverbreiterung erlaubte ihre Untersuchung die Ermittlung von Energietransferraten. Eine bei Proben höherer Molmasse auftretenden niederenergetische Subpopulation an Emittern wurde auf Grundlage ihres Fluoreszenzemissions-, -anregungs- und -abklingverhaltens und unter Berücksichtigung theoretischer Arbeiten auf längere chromophore Einheiten zurückgeführt, die sich infolge von Packungseffekten in geordneten Regionen der Polymerkette ausbilden. Die schwächere lineare Elektron-Phonon-Kopplung des leiterartig verknüpften Polypentaphenylen (LPPentP) äußerte sich in einer erhöhten Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Nullphononenlinien. Die genaue Bestimmung von Energietransferraten litt allerdings unter einem weiteren signifikanten Beitrag zur Linienbreite neben der Lebensdauer des angeregten Zustandes (möglicherweisernspektrale Diffusion oder schnelle Dephasierungsprozesse).