Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Photoacoustic spectra of green and red leaves of ficus 
Benjamina plant

Guskos N., Majszczyk J., Typek J., Rybicki J. and Padlyak B.

Download this article

Abstract. Tissue samples of a ficus Benjamina plant are prepared in the shape of thick film for photoacoustic spectroscopy studies. Two absorption bands in the elec-tromagnetic photoacoustic (PA) spectrum are detected in the visible range. They are peaked at about 398 and 670 nm for a green leaf, and 544 and 570 nm for a red leaf. The absorption bands detected in the ultraviolet range are attributed to π → π* and π → n charge transfer transitions. The visible PA spectra strongly depend on the processes responsible for colouring of leaves. The absorption band at 670 nm could be related to photosynthesis. The absorption band observed at 398 nm for the green leaf disappears for the red one, though a different band located at 544 nm appears. The absorption spectra measured in this work are closely similar to those obtained earlier for the other living organisms. The absorption band near 544 nm is close to that found for spermidine, which is important in the information transfer to DNA. The results obtained in this work confirm experimentally that the red leaves absorb particularly strongly in that spectral region of solar radiation, which is intensely radiated in autumn. 

Keywords: photoacoustic spectroscopy, ficus Benjamina plant, electronic transitions

PACS: 78.20.Pa; 87.50.cf.
UDC: 535.2, 577
Ukr. J. Phys. Opt. 14 96-100
doi: 10.3116/16091833/14/2/96/2013
Received: 04.03.2013

Анотація. Зразки тканини фікуса Бенджаміна були приготовлені у вигляді товстих плівок для дослідження фотоакустичних спектрів. У видимій області спектру були виявлені дві фотоакустичні смуги поглинання при 398 і 670 нм для зелених листків та при 544 і 570 нм – для червоних. Смуги поглинання виявлені в ультрафіолетовому діапазоні спектру відносяться до  π → π* і π → n переходів з переносом заряду. Фотоакустичні спектри у видимій області залежать від процесів, які відповідають за забарвлення листків. Смуга поглинання при 670 нм могла б відповідати фотосинтезу. Смуга поглинання, яка спостерігається при 398 нм для зелених листків зникає – у червоних, хоча виникають інші смуги, локалізовані при 544 нм. Спектри поглинання, отримані в цій роботі є досить подібними до спектрів, отриманих раніше для інших живих організмів. Смуга поглинання в околі 544 нм близька до виявленої в спермідині, який відіграє  важливу роль в передачі інформації ДНК. Результати отримані в цій роботі експериментально підтверджують те, що червоні листки поглинають світло сильніше у тому спектральному діапазоні сонячного випромінювання, який інтенсивніше випромінюється восени. 
REFERENCES
  1. Bults G, Horwitz B A, Malkin S and Canen D, 1982. Photoacoustic measurements of photosynthetic activities in whole leaves. Photochemistry and gas exchange. Biophys. Acta. 679: 452–465. doi:10.1016/0005-2728(82)90167-0 
  2. Buschmann C, Prehn H and Lichtenthaler H, 1984. Photoacoustic spectroscopy (PAS) and its application in photosynthesis research. Photosynth. Res. 5: 29–46. doi:10.1007/BF00018373 
  3. Kojlma H, Tawata M, Takabe T and Shimoyama H, 2000. Photosynthetic activity measurement of plants using photoacoustic spectroscopy combined with confocal scanning microscopy. IEICE Trans. Electron., E83-C: 1142–1148.
  4. Wu R and Su Q, 2001. A study of intramolecular energy relaxation processes of rare earth complexes [Ln(TTA)3•2H2O, Ln = Nd, Eu, Gd]. J. Mol. Struct. 559: 195–199. doi:10.1016/S0022-2860(00)00727-4 
  5. Yang Y and Zhang S, 2003. Photoacoustic spectroscopy study of neodymium complexes with alanine, valine, phenylalanine and tryptophan. Spectrochim. Acta A. 59: 1205–1212. doi:10.1016/S1386-1425(02)00299-8 
  6. Yang Y and Zhang S, 2003. Photoacoustic spectroscopy study on the co-fluorescence effect of Eu3+–La3+–Hba solid complexes. J. Phys. Chem. 64: 1333–1337. 
  7. Yu X and Su Q, 2003. Photoacoustic and luminescence properties study on energy transfer and relaxation processes of Tb(III) complexes with benzoic acid. Photochem. Photobiol. A. 155: 73–78. doi:10.1016/S1010-6030(02)00362-3 
  8. Guskos N, Aidinis K, Papadopoulos G J, Majszczyk J, Typek J, Rybicki J and Majszczyk M, 2008. Photoacoustic response of active biological systems. Opt. Mater. 30: 814–816. doi:10.1016/j.optmat.2007.02.004 
  9. Guskos N, Papadopoulos G, Majszczyk J, Typek J, Wabia M, Likodimos V, Paschalidis D G, Tossidis I A and Aidinis K, 2003. Charge transfer and f – f transitions studied by photoacoustic spectroscopy of [R(NO3)2(PicBH)2]NO3 and [R(NO3)3(PicBH)2] complexes (R - rare earth ion). Acta Phys. Polon. A. 103: 301–313. 
  10. Lomozik L and Gasowska A, 1998. Complexes of copper(II) with spermine and non-covalent interactions in the systems including nucleosides or nucleotides. J. Inorg. Biochem. 72: 37–47. doi:10.1016/S0162-0134(98)10060-0 
  11. Guskos N, Papadopoulos G P, Likodimos V, Mair G L R, Majszczyk J, Typek J, Wabia M, Grech E, Dziembowska T and Perkowska T A, 2000. Photoacoustic detection of d – d transitions and electronic structure of three polyamine copper complexes. J. Phys. D: Appl. Phys. 33: 2664–2668. doi:10.1088/0022-3727/33/20/320 
  12. Guskos N, Papadopoulos G P, Likodimos V, Majszczyk J, Typek J, Wabia M, Grech E, Dziembowska T., Perkowska T A and Aidinis C, 2001. Electronic structure of polycrystalline polyamine copper dinitrate complexes investigated by photoacoustic and electron paramagnetic resonance spectroscopy. J. Appl. Phys. 90: 1436–1441. doi:10.1063/1.1372660 
  13. Guskos N, Typek J, Majszczyk J, Maryniak M, Grech E and Kołodziej B, 2007. Photoacoustic and EPR studies of two copper (II) complexes with spermidine analogues. Rev. Adv. Mat. Sci. 14: 97–103. 
  14. Guskos N, Papadopoulos G P, Likodimos V, Patapis S, Yarmis D, Przepiera A, Przepiera K, Majszczyk J, Typek J, Wabia M, Aidinis K and Drazek Z, 2002. Photoacoustic, EPR and electrical conductivity investigations of three synthetic mineral pigments: hematite, goethite and magnetite. Mat. Res. Bull. 37: 1051–1061. doi:10.1016/S0025-5408(02)00742-0 
  15. Guskos N, Typek J, Papadopoulos G P, Wabia M, Majszczyk J, Anagnostakis E A and Maryniak M, 2004. The role of visible electromagnetic radiation in intermolecular energy transfer in the rare earths (III) and transition metal complexes in the living system. Mol. Phys. Rep. (Poland). 39: 66–78. 
  16. Papadopoulos G J and Mair G L R, 1992. Amplitude and phase study of the photoacoustic effect. J. Phys. D: Appl. Phys. 25: 722–726. doi:10.1088/0022-3727/25/4/019 
  17. Guskos N, Papadopoulos G P, Majszczyk J, Typek J, Rybicki J, Guskos A, Kruk I, Aidinis K and Zolnierkiewicz G, 2010. Photoacoustic response of sea urchin tissue. Rev. Adv. Mat. Sci. 23: 76–79. 
  18. Guskos N, Majszczyk J, Typek J, Rybicki J and Padlyak B, 2013. Photoacoustic response of a common starfish tissue. Ukr. J. Phys. Opt. 14: 44–49. doi:10.3116/16091833/14/1/44/2013
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics