इलेक्ट्रोकेमिलुमिनसेंस: Difference between revisions

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{{anchor|ECLIA}}<!-- parked link to related topic "Electrochemiluminescence immunoassay" until we have more info about it -->इलेक्ट्रोकेमिलुमिनेसेंस या इलेक्ट्रोजेनरेटेड केमिलुमिनेसेंस (ECL) एक प्रकार का ल्यूमिनेसेंस है जो विलयनों में विद्युत रासायनिक अभिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न होता है। इलेक्ट्रोजेनरेटेड केमिलुमिनसेंस में, विद्युत् रासायनिक रूप से उत्पन्न मध्यवर्ती एक इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्तेजित अवस्था उत्पन्न करने के लिए अत्यधिक एक्सर्जोनिक अभिक्रिया से गुजरते हैं जो फिर निचले स्तर की स्थिति में विश्राम पर प्रकाश उत्सर्जित करता है। प्रकाश के उत्सर्जित फोटॉन की यह तरंग दैर्ध्य इन दोनों अवस्थाओं के बीच ऊर्जा अंतर से मेल खाती है।<ref name="Forster">{{cite journal |vauthors=Forster RJ, Bertoncello P, Keyes TE | title=इलेक्ट्रोजेनरेटेड केमिलुमिनसेंस| journal=Annual Review of Analytical Chemistry | year=2009 | pages=359–85| volume=2 | pmid=20636067 | doi=10.1146/annurev-anchem-060908-155305|bibcode = 2009ARAC....2..359F }}</ref><ref name="Valenti">{{cite journal |vauthors=Valenti G, Fiorani A, Li H, Sojic N, Paolucci F | title=इलेक्ट्रोकेमिलुमिनसेंस अनुप्रयोगों में इलेक्ट्रोड सामग्री की आवश्यक भूमिका| journal=ChemElectroChem | year=2016 | pages=1990–1997| volume=3 | issue=12 | doi= 10.1002/celc.201600602 | hdl=11585/591485 | hdl-access=free }}</ref>ECL उत्तेजना इलेक्ट्रोजेनरेटेड प्रजातियों के ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण (रेडॉक्स) अभिक्रियाओं के कारण हो सकती है। इस तरह की ल्यूमिनेसेंस उत्तेजना केमिलुमिनेसेंस का एक रूप है जहां एक अभिकारक इलेक्ट्रोड पर विद्युत् रासायनिक रूप से उत्पन्न होते हैं।<ref>Electrogenerated Chemiluminescence, Edited by Allen J. Bard, Marcel Dekker, Inc., 2004</ref>ECL प्रायः इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के इलेक्ट्रोड पर क्षमता (कई वोल्ट) के अनुप्रयोग के दौरान देखा जाता है जिसमें एप्रोटिकओ में ल्यूमिनसेंट प्रजातियों (पॉलीसाइक्लिकएप्रोटिक कार्बनिक विलायक (ECL संरचना) में एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन, मेटल कॉम्प्लेक्स, क्वांटम डॉट्स या नैनोकण सम्मिलित है। <ref name="Nanoparticles">{{cite journal |vauthors=Valenti G, Rampazzo R, Bonacchi S, Petrizza L, Marcaccio M, Montalti M, Prodi L, Paolucci F | title=Variable Doping Induces Mechanism Swapping in Electrogenerated Chemiluminescence of Ru(bpy)32+ Core−Shell Silica Nanoparticles | journal= J. Am. Chem. Soc. | year=2016 | pages= 15935–15942 | volume=138 | issue=49 | doi= 10.1021/jacs.6b08239 | pmid=27960352 | hdl=11585/583548 | hdl-access=free }}</ref>। कार्बनिक विलायक  में ल्यूमिनसेंट प्रजातियों के ऑक्सीकृत और अपचायक दोनों रूपों को ऑक्सीकरण और अपचयन के बीच इसकी क्षमता को व्यापक करके एक साथ या एक ही इलेक्ट्रोड पर उत्पादित किया जा सकता है। उत्तेजना ऊर्जा ऑक्सीकृत और कम हुई प्रजातियों के पुनर्संयोजन से प्राप्त होती है।
इलेक्ट्रोकेमिलुमिनेसेंस या इलेक्ट्रोजेनरेटेड केमिलुमिनेसेंस (ईसीएल) एक प्रकार का [[ चमक ]] है जो समाधानों में विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न होता है। इलेक्ट्रोजेनरेटेड केमिलुमिनसेंस में, इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से उत्पन्न मध्यवर्ती एक इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्तेजित अवस्था उत्पन्न करने के लिए अत्यधिक एक्सर्जोनिक प्रतिक्रिया से गुजरते हैं जो फिर निचले स्तर की स्थिति में विश्राम पर प्रकाश उत्सर्जित करता है। प्रकाश के उत्सर्जित फोटॉन की यह तरंग दैर्ध्य इन दोनों अवस्थाओं के बीच ऊर्जा अंतर से मेल खाती है।<ref name="Forster">{{cite journal |vauthors=Forster RJ, Bertoncello P, Keyes TE | title=इलेक्ट्रोजेनरेटेड केमिलुमिनसेंस| journal=Annual Review of Analytical Chemistry | year=2009 | pages=359–85| volume=2 | pmid=20636067 | doi=10.1146/annurev-anchem-060908-155305|bibcode = 2009ARAC....2..359F }}</ref><ref name="Valenti">{{cite journal |vauthors=Valenti G, Fiorani A, Li H, Sojic N, Paolucci F | title=इलेक्ट्रोकेमिलुमिनसेंस अनुप्रयोगों में इलेक्ट्रोड सामग्री की आवश्यक भूमिका| journal=ChemElectroChem | year=2016 | pages=1990–1997| volume=3 | issue=12 | doi= 10.1002/celc.201600602 | hdl=11585/591485 | hdl-access=free }}</ref> ईसीएल उत्तेजना इलेक्ट्रोजेनरेटेड प्रजातियों के ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण (रेडॉक्स) प्रतिक्रियाओं के कारण हो सकती है। इस तरह की ल्यूमिनसेंस उत्तेजना [[chemiluminescence]] का एक रूप है जहां एक/सभी अभिकारक इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से उत्पन्न होते हैं।<ref>Electrogenerated Chemiluminescence, Edited by Allen J. Bard, Marcel Dekker, Inc., 2004</ref>
ईसीएल आमतौर पर इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के इलेक्ट्रोड पर क्षमता (कई वोल्ट) के अनुप्रयोग के दौरान देखा जाता है जिसमें ल्यूमिनसेंट प्रजातियों ([[पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन]], मेटल कॉम्प्लेक्स, क्वांटम डॉट्स या [[नैनोकणों]]) का समाधान होता है। <ref name="Nanoparticles">{{cite journal |vauthors=Valenti G, Rampazzo R, Bonacchi S, Petrizza L, Marcaccio M, Montalti M, Prodi L, Paolucci F | title=Variable Doping Induces Mechanism Swapping in Electrogenerated Chemiluminescence of Ru(bpy)32+ Core−Shell Silica Nanoparticles | journal= J. Am. Chem. Soc. | year=2016 | pages= 15935–15942 | volume=138 | issue=49 | doi= 10.1021/jacs.6b08239 | pmid=27960352 | hdl=11585/583548 | hdl-access=free }}</ref>) एप्रोटिक कार्बनिक विलायक (ईसीएल संरचना) में।
कार्बनिक सॉल्वैंट्स में ल्यूमिनसेंट प्रजातियों के ऑक्सीकृत और कम दोनों रूपों को ऑक्सीकरण और कमी के बीच इसकी क्षमता को व्यापक करके एक साथ या एक ही इलेक्ट्रोड पर उत्पादित किया जा सकता है। उत्तेजना ऊर्जा ऑक्सीकृत और कम हुई प्रजातियों के पुनर्संयोजन से प्राप्त होती है।


जलीय माध्यम में, जिसका उपयोग ज्यादातर विश्लेषणात्मक अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, पानी के इलेक्ट्रोकेमिकल विभाजन के कारण ल्यूमिनसेंट प्रजातियों का एक साथ ऑक्सीकरण और कमी प्राप्त करना मुश्किल होता है, इसलिए कोरैक्टेंट्स के साथ ईसीएल प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है। बाद के मामले में ल्यूमिनसेंट प्रजातियों को कोरएक्टेंट के साथ इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकृत किया जाता है जो कुछ रासायनिक परिवर्तनों (ऑक्सीडेटिव कमी तंत्र) के बाद एक मजबूत कम करने वाला एजेंट देता है।
जलीय माध्यम में, जिसका उपयोग प्रायः विश्लेषणात्मक अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, जल के विद्युत् रासायनिक विभाजन के कारण ल्यूमिनसेंट प्रजातियों का एक साथ ऑक्सीकरण और अपचयन प्राप्त करना मुश्किल होता है, इसलिए कोरैक्टेंट् के साथ ECL अभिक्रिया  का उपयोग किया जाता है। बाद के मामले में ल्यूमिनसेंट प्रजातियों को कोरएक्टेंट के साथ इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकृत किया जाता है जो कुछ रासायनिक परिवर्तनों (ऑक्सीकृत अपचयन तंत्र) के बाद एक प्रबल अपचायक  एजेंट प्रदान करता है।


फ़ाइल: विषम ECL तंत्र .tif|thumb|युगल Ru(bpy) के लिए "ऑक्सीडेटिव-कमी" विषम ECL तंत्र का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व<sub>3</sub><sup>2+</sup>/TPrA. ईसीएल पीढ़ी केवल टीपीआरए ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त की जाती है और इसमें रेडिकल धनायन (टीपीआरए°) की सजातीय प्रतिक्रिया शामिल होती है।<sup>+</sup>), जैसा कि बार्ड द्वारा प्रस्तावित है।<ref name="TPAMechanism">{{cite journal |vauthors= Miao W, Choi J, Bard A | title= Electrogenerated Chemiluminescence 69: The Tris(2,2′-bipyridine)ruthenium(II), (Ru(bpy)<sub>3</sub><big>2+</big>)/ Tri-n-propylamine (TPrA) System RevisitedsA New Route Involving TPrA•+ Cation Radicals | journal= J. Am. Chem. Soc. | year=2002 | pages= 14478–14485 | volume=124 | issue= 48 | url=http://sites.usm.edu/electrochem/MiaoPaper18Abst.pdf | doi= 10.1021/ja027532v }}</ref> उत्तेजित अवस्था में ल्यूमिनोफोर आरयू<sup>2+</sup>* जमीनी अवस्था में आराम करता है और फोटॉन उत्सर्जित करता है। ईसीएल उत्सर्जन के दौरान इलेक्ट्रोड सतह की इनसेट छवि <ref name="Electrode">{{cite journal |vauthors= Valenti G, Zangheri M, Sansaloni S, Mirasoli M, Penicaud A, Roda A, Paolucci F | title= कुशल इलेक्ट्रोकेमिलुमिनेसेंस उपकरणों के लिए पारदर्शी कार्बन नैनोट्यूब नेटवर्क| journal= Chemistry: A European Journal | year=2015 | pages= 12640–12645 | volume=21 | issue= 36 | doi= 10.1002/chem.201501342 | pmid= 26150130 }}</ref>
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Revision as of 09:31, 20 August 2023

इलेक्ट्रोकेमिलुमिनेसेंस या इलेक्ट्रोजेनरेटेड केमिलुमिनेसेंस (ECL) एक प्रकार का ल्यूमिनेसेंस है जो विलयनों में विद्युत रासायनिक अभिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न होता है। इलेक्ट्रोजेनरेटेड केमिलुमिनसेंस में, विद्युत् रासायनिक रूप से उत्पन्न मध्यवर्ती एक इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्तेजित अवस्था उत्पन्न करने के लिए अत्यधिक एक्सर्जोनिक अभिक्रिया से गुजरते हैं जो फिर निचले स्तर की स्थिति में विश्राम पर प्रकाश उत्सर्जित करता है। प्रकाश के उत्सर्जित फोटॉन की यह तरंग दैर्ध्य इन दोनों अवस्थाओं के बीच ऊर्जा अंतर से मेल खाती है।[1][2]ECL उत्तेजना इलेक्ट्रोजेनरेटेड प्रजातियों के ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण (रेडॉक्स) अभिक्रियाओं के कारण हो सकती है। इस तरह की ल्यूमिनेसेंस उत्तेजना केमिलुमिनेसेंस का एक रूप है जहां एक अभिकारक इलेक्ट्रोड पर विद्युत् रासायनिक रूप से उत्पन्न होते हैं।[3]ECL प्रायः इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के इलेक्ट्रोड पर क्षमता (कई वोल्ट) के अनुप्रयोग के दौरान देखा जाता है जिसमें एप्रोटिकओ में ल्यूमिनसेंट प्रजातियों (पॉलीसाइक्लिकएप्रोटिक कार्बनिक विलायक (ECL संरचना) में एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन, मेटल कॉम्प्लेक्स, क्वांटम डॉट्स या नैनोकण सम्मिलित है। [4]। कार्बनिक विलायक  में ल्यूमिनसेंट प्रजातियों के ऑक्सीकृत और अपचायक दोनों रूपों को ऑक्सीकरण और अपचयन के बीच इसकी क्षमता को व्यापक करके एक साथ या एक ही इलेक्ट्रोड पर उत्पादित किया जा सकता है। उत्तेजना ऊर्जा ऑक्सीकृत और कम हुई प्रजातियों के पुनर्संयोजन से प्राप्त होती है।

जलीय माध्यम में, जिसका उपयोग प्रायः विश्लेषणात्मक अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, जल के विद्युत् रासायनिक विभाजन के कारण ल्यूमिनसेंट प्रजातियों का एक साथ ऑक्सीकरण और अपचयन प्राप्त करना मुश्किल होता है, इसलिए कोरैक्टेंट् के साथ ECL अभिक्रिया  का उपयोग किया जाता है। बाद के मामले में ल्यूमिनसेंट प्रजातियों को कोरएक्टेंट के साथ इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकृत किया जाता है जो कुछ रासायनिक परिवर्तनों (ऑक्सीकृत अपचयन तंत्र) के बाद एक प्रबल अपचायक  एजेंट प्रदान करता है।

फ़ाइल: विषम ECL तंत्र .tif|thumb|युगल Ru(bpy) के लिए "ऑक्सीडेटिव-कमी" विषम ECL तंत्र का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व32+/TPrA. ईसीएल पीढ़ी केवल टीपीआरए ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त की जाती है और इसमें रेडिकल धनायन (टीपीआरए°) की सजातीय प्रतिक्रिया शामिल होती है।+), जैसा कि बार्ड द्वारा प्रस्तावित है।[5] उत्तेजित अवस्था में ल्यूमिनोफोर आरयू2+* जमीनी अवस्था में आराम करता है और फोटॉन उत्सर्जित करता है। ईसीएल उत्सर्जन के दौरान इलेक्ट्रोड सतह की इनसेट छवि [6]

अनुप्रयोग

अत्यधिक संवेदनशील और चयनात्मक पद्धति के रूप में विश्लेषणात्मक अनुप्रयोगों में ईसीएल बहुत उपयोगी साबित हुआ।[7] यह इलेक्ट्रोड क्षमता को लागू करके प्रतिक्रिया नियंत्रण में आसानी के साथ केमिलुमिनसेंट विश्लेषण (पृष्ठभूमि ऑप्टिकल सिग्नल की अनुपस्थिति) के विश्लेषणात्मक लाभों को जोड़ता है। एक विश्लेषणात्मक तकनीक के रूप में यह अपनी बहुमुखी प्रतिभा, फोटोलुमिनसेंस (पीएल) की तुलना में सरलीकृत ऑप्टिकल सेटअप और केमिलुमिनसेंस (सीएल) की तुलना में अच्छे अस्थायी और स्थानिक नियंत्रण के कारण अन्य सामान्य विश्लेषणात्मक तरीकों पर उत्कृष्ट लाभ प्रस्तुत करता है। ईसीएल विश्लेषण की बढ़ी हुई चयनात्मकता इलेक्ट्रोड क्षमता की भिन्नता से प्राप्त की जाती है, इस प्रकार उन प्रजातियों को नियंत्रित किया जाता है जो इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकृत/कम हो जाती हैं और ईसीएल प्रतिक्रिया में भाग लेती हैं।[8] (इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण देखें)।

यह आम तौर पर रूथेनियम कॉम्प्लेक्स का उपयोग करता है, विशेष रूप से ट्राइस (बिपिरिडीन) रूथेनियम (II) क्लोराइड | [आरयू (बीपीवाई)3]2+ (bpy = 2,2'-bipyridine) जो तरल चरण या तरल-ठोस इंटरफ़ेस में TPrA (ट्राइप्रोपाइलैमाइन ) के साथ पुनर्जीवित होकर ~ 620 एनएम पर एक फोटॉन जारी करता है। इसका उपयोग इलेक्ट्रोड सतह पर स्थिर मोनोलेयर के रूप में किया जा सकता है (उदाहरण के लिए नेफियन से बना, या लैंगमुइर-ब्लोगेट तकनीक या सेल्फ-असेंबली तकनीक द्वारा बनाई गई विशेष पतली फिल्में) या कोरएक्टेंट के रूप में या आमतौर पर एक टैग के रूप में और उच्च-प्रदर्शन वाले तरल में उपयोग किया जाता है। क्रोमैटोग्राफी, आरयू टैग एंटीबॉडी आधारित इम्युनोएसेज़, पॉलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया आदि के लिए आरयू टैग डीएनए जांच, एनएडीएच या हाइड्रोजन पेरोक्साइड|एच2O2पीढ़ी आधारित बायोसेंसर, ऑक्सालेट और कार्बनिक अमाइन का पता लगाने और कई अन्य अनुप्रयोगों और परिमाण के छह आदेशों से अधिक की गतिशील रेंज तक पिकोमोलर संवेदनशीलता से पता लगाया जा सकता है। फोटॉन का पता लगाने का काम फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी) या सिलिकॉन फोटोडायोड या गोल्ड कोटेड फाइबर ऑप्टिक सेंसर से किया जाता है। जैव-संबंधित अनुप्रयोगों के लिए ईसीएल तकनीकों का पता लगाने का महत्व अच्छी तरह से स्थापित किया गया है।[9] कई नैदानिक ​​प्रयोगशाला अनुप्रयोगों के लिए ईसीएल का व्यावसायिक रूप से भारी उपयोग किया जाता है।[10][11][12]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Forster RJ, Bertoncello P, Keyes TE (2009). "इलेक्ट्रोजेनरेटेड केमिलुमिनसेंस". Annual Review of Analytical Chemistry. 2: 359–85. Bibcode:2009ARAC....2..359F. doi:10.1146/annurev-anchem-060908-155305. PMID 20636067.
  2. ↑ Valenti G, Fiorani A, Li H, Sojic N, Paolucci F (2016). "इलेक्ट्रोकेमिलुमिनसेंस अनुप्रयोगों में इलेक्ट्रोड सामग्री की आवश्यक भूमिका". ChemElectroChem. 3 (12): 1990–1997. doi:10.1002/celc.201600602. hdl:11585/591485.
  3. ↑ Electrogenerated Chemiluminescence, Edited by Allen J. Bard, Marcel Dekker, Inc., 2004
  4. ↑ Valenti G, Rampazzo R, Bonacchi S, Petrizza L, Marcaccio M, Montalti M, Prodi L, Paolucci F (2016). "Variable Doping Induces Mechanism Swapping in Electrogenerated Chemiluminescence of Ru(bpy)32+ Core−Shell Silica Nanoparticles". J. Am. Chem. Soc. 138 (49): 15935–15942. doi:10.1021/jacs.6b08239. hdl:11585/583548. PMID 27960352.
  5. ↑ Miao W, Choi J, Bard A (2002). "Electrogenerated Chemiluminescence 69: The Tris(2,2′-bipyridine)ruthenium(II), (Ru(bpy)32+)/ Tri-n-propylamine (TPrA) System RevisitedsA New Route Involving TPrA•+ Cation Radicals" (PDF). J. Am. Chem. Soc. 124 (48): 14478–14485. doi:10.1021/ja027532v.
  6. ↑ Valenti G, Zangheri M, Sansaloni S, Mirasoli M, Penicaud A, Roda A, Paolucci F (2015). "कुशल इलेक्ट्रोकेमिलुमिनेसेंस उपकरणों के लिए पारदर्शी कार्बन नैनोट्यूब नेटवर्क". Chemistry: A European Journal. 21 (36): 12640–12645. doi:10.1002/chem.201501342. PMID 26150130.
  7. ↑ Zanut, A.; Fiorani, A.; Canola, S.; Saito, T.; Ziebart, N.; Rapino, S.; Rebeccani, S.; Barbon, A.; Irie, T.; Josel, H.; Negri, F.; Marcaccio, M.; Windfuhr, M.; Imai, K.; Valenti, G.; Paolucci, F. (2020). "उन्नत बायोएनालिटिकल प्रदर्शन की सुविधा प्रदान करने वाले कोरएक्टेंट इलेक्ट्रोकेमिलुमिनसेंस के तंत्र में अंतर्दृष्टि।". Nat. Commun. 11: 2668. doi:10.1038/s41467-020-16476-2. PMC 7260178.
  8. ↑ Fähnrich, K.A.; Pravda, M.; Guilbault, G. G. (May 2001). "रासायनिक विश्लेषण में इलेक्ट्रोजेनरेटेड केमिलुमिनसेंस के हालिया अनुप्रयोग" (PDF). Talanta. 54 (4): 531–559. doi:10.1016/S0039-9140(01)00312-5. PMID 18968276.[permanent dead link]
  9. ↑ Miao, Wujian (2008). "इलेक्ट्रोजेनरेटेड केमिलुमिनसेंस और इसके जैवसंबंधित अनुप्रयोग". Chemical Reviews. 108 (7): 2506–2553. doi:10.1021/cr068083a. PMID 18505298.
  10. ↑ Lee, Won-Yong (1997). "Tris (2,2′-bipyridyl)ruthenium(II) electrogenerated chemiluminescence in analytical science". Microchimica Acta. 127 (1–2): 19–39. doi:10.1007/BF01243160.
  11. ↑ Wei, Hui; Wang, Erkang (2008-05-01). "Solid-state electrochemiluminescence of tris(2,2′-bipyridyl) ruthenium". TrAC Trends in Analytical Chemistry. 27 (5): 447–459. doi:10.1016/j.trac.2008.02.009.
  12. ↑ Wei, Hui; Wang, Erkang (2011-03-01). "Electrochemiluminescence of tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium and its applications in bioanalysis: a review". Luminescence (in English). 26 (2): 77–85. doi:10.1002/bio.1279. ISSN 1522-7243. PMID 21400654.
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