Published September 28, 2021 | Version v1
Publication Open

Naphthyridine derived colorimetric and fluorescent turn off sensors for Ni2+ in aqueous media

  • 1. Bahauddin Zakariya University
  • 2. Khwaja Fareed University of Engineering and Information Technology
  • 3. University of Bristol
  • 4. King Saud University

Description

Abstract Highly selective and sensitive 2,7-naphthyridine based colorimetric and fluorescence "Turn Off" chemosensors (L1-L4) for detection of Ni 2+ in aqueous media are reported. The receptors (L1-L4) showed a distinct color change from yellow to red by addition of Ni 2+ with spectral changes in bands at 535–550 nm. The changes are reversible and pH independent. The detection limits for Ni 2+ by (L1-L4) are in the range of 0.2–0.5 µM by UV–Visible data and 0.040–0.47 µM by fluorescence data, which is lower than the permissible value of Ni 2+ (1.2 µM) in drinking water defined by EPA. The binding stoichiometries of L1-L4 for Ni 2+ were found to be 2:1 through Job's plot and ESI–MS analysis. Moreover the receptors can be used to quantify Ni 2+ in real water samples. Formation of test strips by the dip-stick method increases the practical applicability of the Ni 2+ test for "in-the-field" measurements. DFT calculations and AIM analyses supported the experimentally determined 2:1 stoichiometries of complexation. TD-DFT calculations were performed which showed slightly decreased FMO energy gaps due to ligand–metal charge transfer (LMCT).

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

مجردة تم الإبلاغ عن أجهزة استشعار كيميائية "إيقاف" انتقائية وحساسة للغاية تعتمد على 2،7 - نفثيريدين لقياس الألوان والفلورة (L1 - L4) للكشف عن Ni 2+ في الوسائط المائية. أظهرت المستقبلات (L1 - L4) تغيرًا مميزًا في اللون من الأصفر إلى الأحمر بإضافة Ni 2+ مع تغيرات طيفية في النطاقات عند 535–550 نانومتر. التغييرات قابلة للعكس ومستقلة عن درجة الحموضة. تتراوح حدود الكشف عن Ni 2+ بواسطة (L1 - L4) بين 0.2–0.5 ميكرومتر بواسطة البيانات المرئية للأشعة فوق البنفسجية و 0.040–0.47 ميكرومتر بواسطة بيانات الفلورة، وهي أقل من القيمة المسموح بها لـ Ni 2+ (1.2 ميكرومتر) في مياه الشرب التي تحددها وكالة حماية البيئة. تم العثور على القياسات المتكافئة الملزمة لـ L1 -L4 لـ Ni 2+ لتكون 2:1 من خلال مخطط Job وتحليل ESI - MS. علاوة على ذلك، يمكن استخدام المستقبلات لتحديد كمية Ni 2+ في عينات المياه الحقيقية. يزيد تكوين شرائط الاختبار بطريقة عصا القياس من التطبيق العملي لاختبار Ni 2+ للقياسات "في الميدان". دعمت حسابات DFT وتحليلات AIM القياسات المتكافئة 2:1 المحددة تجريبيًا للتعقيد. تم إجراء حسابات TD - DFT التي أظهرت انخفاضًا طفيفًا في فجوات طاقة FMO بسبب نقل الشحنة المعدنية (LMCT).

Translated Description (French)

Résumé On rapporte des chimiocapteurs colorimétriques et fluorescents hautement sélectifs et sensibles à base de 2,7-naphtyridine (L1-L4) pour la détection de Ni 2+ dans des milieux aqueux. Les récepteurs (L1-L4) ont montré un changement de couleur distinct du jaune au rouge par addition de Ni 2+ avec des changements spectraux dans les bandes à 535–550 nm. Les changements sont réversibles et indépendants du pH. Les limites de détection du Ni 2+ par (L1-L4) sont comprises entre 0,2 et 0,5 µM selon les données UV–Visible et entre 0,040 et 0,47 µM selon les données de fluorescence, ce qui est inférieur à la valeur admissible du Ni 2+ (1,2 µM) dans l'eau potable définie par l'EPA. Les stœchiométries de liaison de L1-L4 pour Ni 2+ ont été trouvées à 2:1 grâce à l'analyse de la parcelle de Job et de l'ESI-MS. De plus, les récepteurs peuvent être utilisés pour quantifier le Ni 2+ dans des échantillons d'eau réelle. La formation de bandes de test par la méthode du jauge augmente l'applicabilité pratique du test Ni 2+ pour les mesures « sur le terrain ». Les calculs DFT et les analyses AIM ont pris en charge les stœchiométries de complexation 2:1 déterminées expérimentalement. Des calculs TD-DFT ont été effectués qui ont montré une légère diminution des écarts d'énergie FMO en raison du transfert de charge ligand-métal (LMCT).

Translated Description (Spanish)

Resumen Se informan quimiosensores colorimétricos y de fluorescencia basados en 2,7-naftiridina altamente selectivos y sensibles (L1-L4) para la detección de Ni 2+ en medios acuosos. Los receptores (L1-L4) mostraron un cambio de color distinto de amarillo a rojo mediante la adición de Ni 2+ con cambios espectrales en las bandas a 535–550 nm. Los cambios son reversibles e independientes del pH. Los límites de detección para Ni 2+ por (L1-L4) están en el rango de 0.2–0.5 µM por datos UV–Visible y 0.040–0.47 µM por datos de fluorescencia, que es menor que el valor permisible de Ni 2+ (1.2 µM) en agua potable definida por EPA. Se encontró que las estequiometrías de unión de L1-L4 para Ni 2+ eran 2:1 a través de la gráfica de Job y el análisis ESI–MS. Además, los receptores se pueden utilizar para cuantificar Ni 2+ en muestras de agua real. La formación de tiras reactivas mediante el método de varilla de inmersión aumenta la aplicabilidad práctica de la prueba de Ni 2+ para mediciones "en el campo". Los cálculos de DFT y los análisis de AIM respaldaron las estequiometrías de complejación 2:1 determinadas experimentalmente. Se realizaron cálculos TD-DFT que mostraron brechas de energía FMO ligeramente disminuidas debido a la transferencia de carga ligando-metal (LMCT).

Files

s41598-021-98400-2.pdf.pdf

Files (4.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7f8fcc02dcbc5966464099ec94a3e5a4
4.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مستشعرات إيقاف تشغيل الألوان والفلورسنت المشتقة من النفتيريدين لـ Ni2+ في الوسائط المائية
Translated title (French)
Capteurs colorimétriques et fluorescents d'arrêt dérivés de la naphtyridine pour Ni2+ en milieu aqueux
Translated title (Spanish)
Sensores de apagado colorimétricos y fluorescentes derivados de naftiridina para Ni2+ en medios acuosos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3201683020
DOI
10.1038/s41598-021-98400-2

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1235464210
  • https://openalex.org/W1965056810
  • https://openalex.org/W1969057623
  • https://openalex.org/W1975844597
  • https://openalex.org/W1976767181
  • https://openalex.org/W1988091937
  • https://openalex.org/W1996983125
  • https://openalex.org/W1999050622
  • https://openalex.org/W2013688806
  • https://openalex.org/W2015887881
  • https://openalex.org/W2016510163
  • https://openalex.org/W2022704966
  • https://openalex.org/W2025783415
  • https://openalex.org/W2029667189
  • https://openalex.org/W2031637145
  • https://openalex.org/W2037042843
  • https://openalex.org/W2038124341
  • https://openalex.org/W2040290079
  • https://openalex.org/W2071421926
  • https://openalex.org/W2084806976
  • https://openalex.org/W2084827930
  • https://openalex.org/W2090676034
  • https://openalex.org/W2096357769
  • https://openalex.org/W2099033590
  • https://openalex.org/W2117881002
  • https://openalex.org/W2132525235
  • https://openalex.org/W2146198490
  • https://openalex.org/W2150697053
  • https://openalex.org/W2157325018
  • https://openalex.org/W2250467993
  • https://openalex.org/W2321972685
  • https://openalex.org/W2323021947
  • https://openalex.org/W2342532973
  • https://openalex.org/W2502356323
  • https://openalex.org/W2520879333
  • https://openalex.org/W2528290666
  • https://openalex.org/W2554096968
  • https://openalex.org/W2747859791
  • https://openalex.org/W2766993791
  • https://openalex.org/W2783505294
  • https://openalex.org/W2889530641
  • https://openalex.org/W2908886276
  • https://openalex.org/W2911641166
  • https://openalex.org/W2945315938
  • https://openalex.org/W2969694192
  • https://openalex.org/W2974743931
  • https://openalex.org/W3004991261
  • https://openalex.org/W3086534141
  • https://openalex.org/W3205358246
  • https://openalex.org/W4229676862
  • https://openalex.org/W4253191544