The effects pH and salinity on the brown alga Sargassum fulvellum were investigated in the context of the removal of two major associated animals, Caprella scaura and Gammaropsis utinomi. Optimum quantum yield (Fv/Fm) of S. fulvellum was also examined in the same experimental conditions as an index of stress. Experiments on pH and salinity tolerances of the two animal species indicated that mortality was more than 80% at extremes of pH (2, 3, 4, 10, 11, 12) and salinity (0, 3.5, 7, 10, 44 psu) after a 5 min treatment. Lethal time (LT50) from pH 2 to pH 4 was less than 90 sec in C. scaura, and less than 70 sec in G. utinomi. From 0 to 10 psu, LT50 was less than 20 sec in C. scaura and less than 60 sec in G. utinomi. The quantum yield of S. fulvellum was not significantly different from controls within the pH range 4~10, and within the salinity range of 7-40 psu. When exposed to pH and salinity conditions outside these ranges, the effect of these factors on the removal of two animal species was higher, but quantum yield was highly reduced. These results indicate that the optimal conditions for removing the animal species without affecting optimum quantum yield were pH 4-10, and salinities 7-10 psu and 44 psu.
The fluorescence and photoisomerization quantum yields of trans-1-(9-anthryl)-2-(4-pyridyl)ethene (t-4-APyE), 1-(10-methyl-9-anthryl)-2-(4-pyridyl)ethene (t-4-MeAPyE), and 1-(10-chloro-9-anthryl)-2-(4- pyridyl)ethene (t-4-ClAPyE) were measured in cyclohexane, acetonitrile, and methanol at room temperature.Polar solvents result in the drastic reduction of fluorescence quantum yield and increase of photoisomerization quantum yield for all three compounds. These results are probably due to the stabilization of intramolecular charge transfer (ICT) excited state in polar solvent. The higher contribution of ICT in the presence of more electron-donating methyl substituent, manifested by largest positive fluorescence solvatochromism, indicates that the pyridine ring acts as an electron acceptor. Protonation or methylation makes pyridine ring stronger electron acceptor and causes long-wavelength ground state charge transfer absorption band and complete quenching of fluorescence. The fluorescence from t-4-APyE derivatives can be switched off responding external stimuli viz. medium polarity, protonation, or methylation.
The photosynthetic parameters of dark- adapted minimum fluorescence (Fo) and maximum quantum yield of charge separation in PSII (Fv/Fm) were measured in transverse sections of eight species of marine Phaeophyceae (species of Laminariales, Fucales, Desmarestiales, Chordariales) using pulse amplified modulation (PAM) fluorometry. Within each transverse section fluorescence was measured in three regions corresponding to outer cortical and meristoderm cells, inner cortical cells and innermost medullary cells. Minimum fluorescence declined from 19-74% (mean of 39%) from outermost to innermost cells. Maximum quantum yield varied from 0.51-0.59 in outermost cell layers and this was reduced to 0.23-0.40 in innermost cell layers, with an average reduction of 50%. Despite the reduction Fo in medullary cells (inner), medullas of all species showed maximum quantum yields consistent with a photosynthetic role in carbon fixation. These results show that medullary cells of complex brown algae have more than a role in structure, storage or transport, and may also provide an important role in carbon fixation.
Photochromic diarylethene polymers (DPs) in which 1,2-bis(2-methylbenzo[b ]thiophene-3-yl)hexafluorocyclopentene (BTF6) were covalently grafted onto the polymer main chain as pendant photochromic units were newly synthesized and their photochromic properties were investigated using steady-state and picosecond timeresolved spectroscopies. Polysiloxanes substituted with BTF6 molecules were prepared by sol-gel process using a mixture of tetraethoxysilane (TEOS), a silylated BTF6, and an organically modified silane precursor in the presence of HCl. The polysiloxane film (DP1) prepared from $\omega-methoxy$ poly(ethylene glycol) 3-(triethoxysilyl) propylcarbainate (MPGSC) as the silane precursor showed a much lower glass transition temperature than that (DP2) from heptadecafluorodecyltrimethoxysilane (HDFTMS). The ring-closure quantum yields of DP1 and DP2 were determined to be 0.20 and 0.02, respectively. Such a large difference in the quantum yield was attributed to the polymer matrix environment of the free inner volume.
A poly(1-hexyl-3,4-dimethyl-2,5-pyrrolylene) (PHDP) was prepared and its luminescence in tetrahydrofuran (THF) was studied. When PHDP is excited by UV light, it produces very strong blue luminescence. The quantum yield of PHDP (Q = 36.9%) is much greater than that of the monomer, 1-hexyl-3,4-dimethylpyrrole (HDP) with Q = 0.61%. The principal luminescence of PHDP has a single decay component with ca. 1 ns, whereas the decay of HDP is complicated. The molecular structure and conformational behavior of HDP and the oligomers up to trimer have been also determined by ab initio Hartree-Fock (HF/6-31$G^{**}$), density functional theory (DFT-B3LYP/6-31$G^{**}$), and semiempirical (ZINDO) methods. According to the results of calculations, it is proposed that the enhanced quantum yield of the polymer PHDP results mostly from the ${\pi}$-conjugation between neighboring pyrrole rings.
Cyanobacteriochromes (CBCRs) are phytochrome-related photoreceptor proteins in cyanobacteria and cover a wide spectral range from ultraviolet to far-red. A single GAF domain that they contain can bind bilin(s) autocatalytically via heterologous recombination and then fluoresce, with potential applications as biomarkers and biosensors. Here, we report that a novel red/green CBCR GAF domain, SPI1085g2 from Spirulina subsalsa, covalently binds both phycocyanobilin (PCB) and phycoerythrobilin (PEB). The PCB-binding GAF domain exhibited canonical red/green photoconversion with weak fluorescence emission. However, the PEB-binding GAF domain, SPI1085g2-PEB, exhibited an intense orange fluorescence (λabs.max = 520 nm, λfluor.max = 555 nm), with a fluorescence quantum yield close to 1.0. The fluorescence of SPI1085g2-PEB was selectively and instantaneously quenched by copper ions in a concentration-dependent manner and exhibited reversibility upon treatment with the metal chelator EDTA. This study identified a novel PEB-binding cyanobacteriochrome-based fluorescent protein with the highest quantum yield reported to date and suggests its potential as a biosensor for the rapid detection of copper ions.
Quantum yield of photoisomerization of degassed n-hexane solution of all-trans-retinal (1) and all-trans-1, 4-diphenylbutadiene (4) at 25$\circ$C under direct irradiation conditions increases as the concentrations of 1 and 4 increase. Further, fluorescence lifetime of 4 at ambient temperature is also found to increase as the concentrations of 4 are increased. The results are discussed in terms quantum chain process which occurs due to exchange of energy between various conformers of the compounds concerned.
High-quality colloidal CdSe/ZnS (core/shell) is synthesized using a continuous microreactor. The particle size of the synthesized quantum dots (QDs) is a function of the precursor flow rate; as the precursor flow rate increases, the size of the QDs decreases and the band gap energy increases. The photoluminescence properties are found to depend strongly on the flow rate of the CdSe precursor owing to the change in the core size. In addition, a gradual shift in the maximum luminescent wave (${\lambda}_{max}$) to shorter wavelengths (blue shift) is found owing to the decrease in the QD size in accordance with the quantum confinement effect. The ZnS shell decreases the surface defect concentration of CdSe. It also lowers the thermal energy dissipation by increasing the concentration of recombination. Thus, a relatively high emission and quantum yield occur because of an increase in the optical energy emitted at equal concentration. In addition, the maximum quantum yield is derived for process conditions of 0.35 ml/min and is related to the optimum thickness of the shell material.
Cancer serum biomarkers have advanced our ability to more accurately predict tumor classification, prognostic/metastatic potential, and response potential to novel chemotherapies. Serum amyloid A (SAA) and Vascular endothelial growth factor (VEGF) have potential utility as a serum biomarker for lung cancer. Quantum dots, nanometer-sized crystals, have a high quantum yield, sensitivity, and pronounced photostability. The properties of quantum dots can be efficiently applied to the detection of serum biomarkers in immunoassays as fluorescent probe. We used quantum dots as fluorescent probes in immunoassays and attempted to detect serum amyloid A and vascular endothelial growth factor as serum biomarkers of lung cancer. This fluorescence immunoassay based on the properties of quantum dots is applicable to the detection of serum biomarkers for lung cancer. The fluorescence immunoassay with quantum dots should allow the efficient and specific detection of serum amyloid A (SAA) for the possible diagnosis of lung cancer.
Indium phosphide (InP) quantum dots (QDs) are considered alternatives to Cd-containing QDs for application in light-emitting devices. The multishell coating with ZnSe/ZnS was shown to improve the photoluminescence quantum yield (QY) of InP QDs more strongly than the conventional ZnS shell coating. Structural proof for this system was provided by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. QY values in the range of 50-70% along with peak widths of 45-50 nm can be routinely achieved, making the optical performance of InP/ZnSe/ZnS QDs comparable to that of Cd-based QDs. The fabrication of a working electroluminescent light-emitting device employing the reported material demonstrated the feasibility of the desired application.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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