The history of the discovery, use, and development of dyes is closely linked to the history of humanity itself. Among the first records of human civilization are cave paintings made from, e.g., fruits, plants, minerals, and insects. Over the centuries, using different techniques, colors have been given to all types of materials and products, from clothing to food. The chemicals responsible for colors are dyes - a vast collection of molecules of the most varied compositions, but which have in common the absorption of light within the visible window of the electromagnetic spectrum. This article aims not only to review the properties of some classes of natural dyes, their origins, and their applications but also to describe the various computational chemistry methods involved in designing new bio-inspired molecules. discovery use itself eg e g e.g. fruits plants minerals insects centuries techniques products food compositions spectrum origins bioinspired bio inspired e.g

Este trabalho estuda as propriedades fluorescentes e solvatocrômicas da cumarina e seus derivados visando contribuir na elucidação do comportamento do estado excitado dessas moléculas em misturas de solventes. Esta abordagem foi desenvolvida através de medidas que envolveram diferentes relações de solventes com constantes dielétricas distintas. Os máximos de excitação e emissão de fluorescência foram deslocados para o azul nas misturas com maior proporção do solvente orgânico e o deslocamento de Stokes foi menor em misturas com menor parâmetro de polaridade do solvente, Δf. A intensidade de emissão de cumarina foi extremamente sensível à polaridade e às diferentes conformações estruturais dos solventes. Estas conformações influenciaram diretamente no comportamento espectroscópico e explicam o desvio da linearidade da relação de Lippert-Mataga. A utilização de espectroscopia de fluorescência possibilita o conhecimento do comportamento destes derivados quando em diferentes ambientes, sendo de extrema importância para a identificação e caracterização desses compostos em formulações farmacêuticas.

This work studied the fluorescent and solvatochromic properties of coumarin and its derivatives aiming to contribute in the elucidation of the excited state behavior of the molecule in solvent mixtures. This approach has been developed through a set of measurements involving different solvent ratios, which present distinct dielectric constants. The excitation and fluorescence maxima were largely blue-shifted with increasing participation of the organic solvent and the Stokes shifts were unusually low in mixtures with lower solvent polarity parameter, Δf. The emission intensity of coumarin was extremely sensitive to the polarity and the different structural conformations of solvents. These results influenced the spectroscopic behavior and explain the deviation from the linearity of the Lippert-Mataga relationship. The use of fluorescence spectroscopy makes the understanding of the behavior of the systems studied when in the presence of different environments being extremely important for the identification and characterization of coumarin in different pharmaceutical formulations.

O presente estudo teve por objetivos o desenvolvimento e a aplicação de um método eletroquímico para a determinação da cumarina simples em meio aquoso utilizando o eletrodo de diamante dopado com boro (BDDE). Os estudos foram realizados em pH 8,0 utilizando a voltametria cíclica (CV) e observou-se um processo de redução irreversível controlado por difusão com um pico de redução em torno de -1,6 V. Entretanto, foi possível observar por voltametria de onda quadrada (SWV) que no mesmo pH a redução da cumarina possui um caráter reversível. Além disso, esta reversibilidade se tornou mais evidente com o aumento do pH da solução. Um estudo cronoamperométrico mostrou que o processo de redução da cumarina envolve dois elétrons. A partir dos parâmetros otimizados da SWV uma curva analítica foi construída no intervalo linear de 0,5 × 10-5 a 10,0 × 10-5 mol L-1. Os limites de detecção e de quantificação foram 1,5 × 10-6 mol L-1 e 4,5 × 10-6 mol L-1, respectivamente. A cumarina foi determinada em amostras de Mikania glomerata (infusão aquosa) com valores de recuperação entre 92 e 104%.

The present study aims the development and application of an electrochemical method for simple coumarin determination in aqueous media by using a boron-doped diamond electrode (BDDE). The studies were carried out at pH 8.0 by cyclic voltammetry (CV) and registered an irreversible reduction process controlled by diffusion with the peak potential recorded around -1.6 V. The square wave voltammetry analysis (SWV) showed the reversible behavior of the electrochemical reduction of coumarin at the same pH. Additionally, the reversibility of the process was improved by increasing the solution pH. The chronoamperometry study showed that the coumarin reduction process involves two electrons. From the optimized SWV parameters, the analytical curve was constructed in a linear range between 0.5 × 10-5 and 10.0 × 10-5 mol L-1. The limits of detection and quantification were 1.5 × 10-6 mol L-1 and 4.5 × 10-6 mol L-1, respectively. The coumarin was determined in an aqueous infusion of Mikania glomerata, showing recovery values between 92 and 104%.

O espectro de absorção de DPH, em concentração fixa, não varia com o teor de água em solvente orgânico. Tem-se a banda de monômeros igual àquela em etanol puro. A absorção não muda até o limite de 54 e 46% de água em etanol e DMSO, respectivamente, para [DPH] = 5,0 × 10-6 mol L-1 a 30 °C. Entretanto, em misturas com água muito abaixo desses conteúdos críticos, observou-se um decaimento intenso de fluorescência enquanto a absorção manteve-se constante. Propõe-se que moléculas de água atuam como supressores dos estados excitados e a constante de supressão de Stern-Volmer através de intensidade relativas, resultou em 7,4 × 10-2 (água/etanol) e 2,6 × 10-2 L mol-1 (água/DMSO). Os tempos de vida do DPH na ausência e presença do supressor forneceram constantes de 7,1 × 10-2 L mol-1 em água/etanol, indicando supressão dinâmica. Em investigações de ambientes com esta sonda, este processo deve ser considerado tendo em vista o risco de erros de interpretação.

The absorption spectra of DPH at fixed concentration do not change with water content in organic solvents. It exhibits monomer bands, such as those obtained in ethanol. The absorption did not change for solutions up to 54 and 46% of water in ethanol and DMSO, respectively, for [DPH] = 5.0 × 10-6 mol L-1 at 30 °C. However, at the same experimental conditions, a gradual sharp decay of the DPH fluorescence is observed. It is proposed that water molecules below these water concentration limits act as quenchers of the excited states of DPH. Stern-Volmer quenching constants by intensities measurements are 7.4 × 10-2 (water/ethanol) and 2.6 × 10-2 L mol-1 (water/DMSO). DPH lifetime measurements in the absence and presence of water resulted in 7.1 × 10-2 L mol-1 in water/ethanol, which pointed out that the process is a dynamic quenching by water molecules. For experiments using DPH as probe, this process can affect data, leading to misunderstanding interpretation.

This work focus on the influence of solvent on the photophysical properties of chlorophyll α and pheophytin. Both compounds are related to the photosynthesis process and are considered prototypes of photosensitizers in Photodynamic Therapy. Fluorescence measurements were developed using water/ethanol mixtures at different compositions, since both solvents could be employed in biological applications. The spectroscopic properties of these compounds undergo profound changes depending on water content in the ethanol due to auto-aggregation processes. The major hydrophobicity and the lower dielectric constant of ethanol when compared with water precluded significantly the auto-aggregation process of these compounds.

No presente estudo, o papel de diferentes centros metálicos (magnésio, zinco e cobre) sobre o caráter hidrofílico de metaloclorofilas foi avaliado. O solvatocromismo, assim como o processo de agregação para esses compostos, em misturas água/etanol foram avaliados usando medidas de fluorescência e de espalhamento de luz ressonante (ELR), visando caracterizar o comportamento desses compostos. Independente da metaloclorofila estudada, a presença de ao menos 60% de água resulta em incremento considerável na emissão de fluorescência apresentada por esses compostos. Isso, provavelmente, é uma conseqüência direta de uma menor agregação, o que é confirmado pelos resultados de ELR. Adicionalmente, os resultados sugerem que as clorofilas de magnésio e de zinco devem ser promissores agentes fototerapêuticos para emprego em Terapia Fotodinâmica.

In this study the role of different metal centers (magnesium, zinc and copper) on the enhancement of the hydrophilic character of metallochlorophylls, was evaluated. The solvatochromism as well as the aggregation process for these compounds in water/ethanol mixtures at different volume ratios were evaluated using Fluorescence, and Resonant Light Scattering (RLS) measurements, aiming to characterize the behavior of these compounds. Independently on the studied metallochlorophyll, the presence of at least 60% of water results in a considerable increase in the fluorescence emission, probably a direct consequence of a lower aggregation of these compounds, which is confirmed by the results from RLS measurements. Additionally, the results suggest that magnesium and zinc chlorophyll should be promising phototherapeutic agents for Photodynamic Therapy.

Este trabalho descreve as propriedades fotofísicas (espectros de excitação e de fluorescência, rendimento quântico e tempo de meia-vida de fluorescência) do poli(2,7-9,9'diexil-fluoreno-diil) em soluções diluídas, de quatro solventes (tolueno, tetraidrofurano, clorofórmio e acetato de etila) e no estado sólido. Os espectros de fotoluminescência são característicos da conformação desordenada da cadeia principal, denominada forma α. Espectros eletrônicos de absorção foram simulados para oligômeros de 1 a 11 meros, indicando que o comprimento crítico de conjugação está entre 6 e 7 meros. Os valores teóricos do momento de dipolo mostraram que a conformação helicoidal formada se repete a cada 8 unidades por volta. Mostra-se ainda que no estado sólido ocorrem processos de transferência de energia que levam a uma diminuição do tempo de meia-vida de fluorescência. Com base nos espectros obtidos, pode-se concluir que a fotoluminescência e a eletroluminescência descrita na literatura são provenientes das mesmas unidades emissoras.

This work reports the photophysical properties (excitation and fluorescence spectra, fluorescence quantum yield, fluorescence lifetimes) of the poly(2,7-9,9'-dihexylfluorene-dyil) in dilute solutions of four solvents (toluene, tetrahydrofuran, chloroform and ethyl acetate) as well as the properties in solid state. Photoluminescence showed spectra characteristic of disordered α-backbone chain conformation. Simulation of the electronic absorption spectra of oligomers containing 1 to 11 mers showed that the critical conjugation length is between 6 and 7 mers. We also estimated the theoretical dipole moments which indicated that a coil conformation is formed with 8 repeating units per turn. We also showed that some energy transfer process appears in solid state which decreases the emission lifetime. Furthermore, based on luminescent response of the systems herein studied and electroluminescent behavior reported on literature, both photo and electroluminescence emissions arise from the same emissive units.

Filmes finos de poli(2,5-diciano-p-fenileno vinileno), DCNPPV, foram produzidos por síntese eletroquímica com variação do potencial aplicado de-0,15 até-1,0 V, e depositados sobre camada fina de ouro sobre vidro. A cinética de estado excitado destes materiais foi investigada por medidas de decaimentos de fluorescência. Os filmes apresentam decaimentos com três componentes, uma rápida da ordem de 200-400 picossegundos, e outra duas componentes de aproximadamente um e cinco nanossegundos, na temperatura de 293 K. O decaimento de fluorescência ocorre pela desativação em sítios de baixa energia na cadeia polimérica conjugada e por supressão do estado excitado por monômeros bromados terminais da cadeia e íons brometo aprisionados durante o crescimento eletroquímico do filme. A mudança do ânion do eletrólito suporte de brometo para perclorato reduziu de modo significativo essa contribuição de supressão do estado excitado como resultado da troca iônica por uma espécie não supressora.

Films of poly (2,5-dicyano-p-phenylene vinylene), DCNPPV, were obtained by electrochemical synthesis over gold thin layer (20 nm) transparent electrode deposited on a glass plate. The DCNPPV films of 4 µm thickness were produced by electropolymerization process of α,α,α',α'-tetrabromo-2-5-dicyano-p-xilene at different applied potentials (-0.15, -0.25, -0.40, -0.60, -0.80, and -1.0 V) using 0.1 mol L-1 of tetraethylammonium bromide in acetonitrile as the supporting electrolyte. The emission decays have three exponential components: a fast component in the picosecond range (200-400 ps), and two other of about one and five nanoseconds at 293 K. The fluorescence quenching process seems to occur by exciton trapping in a low-energy site and quenching by residual bromine monomer attached at the end of the polymer chain. However, the electrochemical synthesis generates entrapped bromide or ion pairs during the growth step of the film which also contributes to the deactivation. The change of the electrolyte from bromide to perchlorate reduces significantly this additional quenching effect by allowing ion exchange of formed bromide with the nonquenching perchloride anion.

Here we present an overview of electroluminescent devices that use conjugated polymers as the active media. The principal components of the devices are described and we show some examples of conjugated polymers and copolymers usually employed in polymeric light emitting devices (PLED). Some aspects of the photo and electroluminescence properties as well as of the energy transfer processes are discussed. As an example, we present some of the photophysical properties of poly(fluorene)s, a class of conjugated polymers with blue emission.