Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Feb 2008)
Spectral pH dependence of erythrosin B in sol-gel silica coatings and buffered solutions
Abstract
Thin coatings optically sensitive against pH are obtained by entrapping erythrosin B molecules in a sol-gel silica matrix. Comparisons between optical spectra of erythrosin B in solutions and those once entrapped in silica coatings are performed for pH ranging from 0.5 to 12.0. Significant differences between both kinds of spectra (solutions and coatings) of erythrosin B are observed. Main changes are displayed in the absorption spectra for neutral to basic pH. Furthermore, the erythrosin B doped coatings show memory effect or hysteresis in their spectral response against pH. This means that absorption spectra depend on the direction of the pH change. Likewise, the photoluminescent spectra of erythrosin B in buffered solutions exhibit pH dependence and a maximized response in the basic pH range. On contrast, no significant photoluminescence from the erythrosin B entrapped in the silica coatings is observed. Results are mainly discussed on the basis of different optical response of polyprotic forms of erythrosin B and possible interactions between the molecule and oxygen as well as the porous walls of the sol-gel silica matrix. In addition, the presence of diffusional barriers, which hamper the flowing of protons and other associated ions, is taken into account. Good agreement with previous observations about low absorption of polyprotic cationic and neutral forms of erythrosin B is found.<br><br>Se han obtenido recubrimientos delgados ópticamente sensibles al pH mediante atrapamiento de moléculas de eritrosina B en matrices de sílice obtenidas por sol-gel. Se compara la respuesta espectral de la eritrosina B en solución y atrapada en los recubrimientos de sílice para un intervalo de pH comprendido entre 0,5 y 12. Se observan apreciables diferencias entre ambos tipos de espectros (en solución y en recubrimiento) de la eritrosina B. Los principales cambios aparecen en los espectros de absorción para el intervalo neutro y básico de pH. Además, los recubrimientos dopados con eritrosina B muestran respuestas espectrales frente al pH con efecto de memoria o histéresis. Esto significa, que el espectro de absorción depende del sentido del cambio del pH. De forma análoga se ha visto que los espectros de fotoluminiscencia para la eritrosina B en soluciones tampón dependen del pH, mostrando su máxima respuesta en el intervalo básico de pH. Por el contrario, para la eritrosina B atrapada en los recubrimientos de sílice no se observa señal de fotoluminiscencia. Se discuten los resultados teniendo en cuenta principalmente, la diferente respuesta óptica de las formas polipróticas de la eritrosina B y sus posibles interacciones con el oxígeno así como con las paredes de los poros de la matriz sol-gel. Además, se considera la presencia de barreras difusionales hacia la molécula que impiden el flujo de protones y otros iones asociados. Se encuentra un buen acuerdo con observaciones previas sobre la baja absorción óptica de las formas poliprótica cationica y neutra de la eritrosina B.
