- 2
제가 무지해서 드리는 질문일 수 있으니, 양해부탁드립니다.
유기분자가 파장을 흡수해 S0->S1 상태로 여기되었을때, intersystem crossing 에 의해 T1상태가 되었을 때
삼중항 산소 등과 반응하여 ROS(reactive oxygen species)가 발생한다고 공부했습니다.
따라서 T1상태로의 전이를 막으면 유기분자의 안정성을 높일 수 있다는 것으로 알고 있습니다.
제 궁금증은, 산소가 왜 여기된 S1상태가 아니라 꼭 T1상태에서 에너지가 전이되어 ROS가 만들어지는지 입니다.
감사합니다.
- ROS
- T1 state
- 삼중항
- 활성산소
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
-
채택
조윤환님의 답변
2023-04-06- 2
어려운 내용이라서 어떤 수준으로 설명을 드려야 할지 고민 됩니다.
S0, S1, T1, intersystem crossing 같은 용어는 양자역학의 분자궤도(MO) 이론에서 온 것들이라서 이를 모두 설명하려면 매우 힘듭니다.
따라서 조금 의미가 왜곡 되더라도 쉽게 설명하는 것이 좋다고 생각합니다.
우선 여기 상태가 S1과 T1으로 구분됩니다. S1 상태는 다른 분자와 반응을 일으키기보다는 원래의 상태, 즉 안정한 바닥상태로 돌아가려는 성질이 강하다고 생각하시면 좋겠습니다.
S1->T1은 이미 언급하셨듯이 intersystem crossing 이라는 과정을 거쳐 만들어 집니다. 외부 자극(에너지) 없이 자연스럽게 일어나는 과정들은 대부분 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 변화하는 과정입니다. 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 것처럼 자연의 섭리라고 생각할 수 있겠습니다.
따라서 T1 상태는 S1 상태보다 상대적으로 안정한 상태이고, 여러가지 이유에서 다른 분자의 MO와 서로 겹쳐지기 쉬운 상태 입니다. MO가 서로 겹쳐지기 쉽다는 것은 달리 표현 한다면 새로운 결합이 형성된다, 즉 화학적인 반응이 일어난다는 의미 입니다. ROS가 T1 상태에서 만들어진다고 설명하는 이유가 바로 이것 입니다.
참고가 되셨으면 좋겠네요.
-
답변
장성재님의 답변
2023-03-30- 1
chatGPT의 답변입니다. 참고하세요.
Oxygen is not in the excited S1 state because it has a relatively long lifetime and a low probability of transition to the triplet excited state, T1. In the excited S1 state, oxygen has a spin multiplicity of one, while in the T1 state, it has a spin multiplicity of three. This makes the T1 state more stable and less likely to decay back to the ground state through radiative emission.
Energy can be transferred to oxygen in the T1 state from nearby molecules or by collision with other molecules. This results in the formation of reactive oxygen species (ROS), which are highly reactive molecules that can damage cellular components such as DNA, proteins, and lipids. The formation of ROS is a natural byproduct of aerobic metabolism, but excessive ROS production can lead to oxidative stress and cellular damage.
Overall, the properties of the T1 state of oxygen make it a potent source of ROS, which can be both beneficial and detrimental to biological systems depending on the level of ROS production and the ability of the system to neutralize ROS.