نقدم تقنية تسمح بالفصل المكاني لمختلف المطابقين أو المجموعات الموجودة في شعاع جزيئي. ويستخدم منحرف كهربائي لفصل الأنواع بنسبة الكتلة إلى ثنائي القطب لحظة، مما يؤدي إلى إنتاج مجموعات مرحلة الغاز من مطابق واحد أو قياس الاستواء العنقودي.
مقالة منهجية
نقدم تقنية تسمح بالفصل المكاني لمختلف المطابقين أو المجموعات الموجودة في شعاع جزيئي. ويستخدم منحرف كهربائي لفصل الأنواع بنسبة الكتلة إلى ثنائي القطب لحظة، مما يؤدي إلى إنتاج مجموعات مرحلة الغاز من مطابق واحد أو قياس الاستواء العنقودي.
تستخدم تجارب الفيزياء الجزيئية والكيمياء الفيزيائية في مرحلة الغاز عادة التوسعات الأسرع من الصوت من خلال الصمامات النابضة لإنتاج الحزم الجزيئية الباردة. ومع ذلك، غالبا ما تحتوي هذه الحزم على العديد من المطابقات والتجمعات، حتى في درجات الحرارة الدورانية المنخفضة. نقدم منهجية تجريبية تسمح بالفصل المكاني لهذه الأجزاء المكونة لتوسع الحزم الجزيئية. باستخدام منحرف كهربائي يتم فصل الحزمة بنسبة الكتلة إلى ثنائي القطب لحظة، مماثلة إلى بندر أو مطياف كتلة القطاع الكهربائي تشتيت الجزيئات المشحونة مكانيا على أساس نسبة كتلة إلى تهمة. يستغل هذا المنحرف تأثير ستارك في حقل كهربائي غير متجانس ويسمح بفصل الأنواع الفردية من الجزيئات والتجمعات المحايدة القطبية. وعلاوة على ذلك فإنه يسمح باختيار أبرد جزء من شعاع الجزيئية، والدول الكم الدورانية منخفضة الطاقة تجربة عموما أكبر انحراف. يمكن فصل الأيزومرات الهيكلية المختلفة (المطابقات) لنوع ما بسبب الترتيب المختلف للمجموعات الوظيفية ، مما يؤدي إلى لحظات ثنائية القطب متميزة. يتم استغلال هذه من قبل منحرف كهربائي لإنتاج عينة نقية تشكيليا من شعاع الجزيئية. وبالمثل، يمكن اختيار ستويتشيومتريز عنقودية محددة، حيث تعتمد لحظة الكتلة والديبول في مجموعة معينة على درجة الحل حول الجزيء الأم. وهذا يسمح بإجراء تجارب على أحجام وهياكل مجموعات محددة، مما يتيح إجراء دراسة منهجية لحل الجزيئات المحايدة.
غالبا ما تستخدم الفيزياء الجزيئية الحديثة في مرحلة الغاز وتجارب الكيمياء الفيزيائية توسعات أسرع من الصوت للجزيئات المستهدفة لإنتاج عينات جزيئية باردة بالتناوب داخل شعاع جزيئي. ومع ذلك ، حتى في درجات حرارة الدوران المنخفضة من 1 K ، والتي يمكن تحقيقها بشكل روتيني باستخدام التوسعات الأسرع من الصوت ، لا يزال بإمكان الجزيئات الكبيرة البقاء في تشكيلات متعددة داخل الحزمة1. وبالمثل، فإن إنتاج المجموعات الجزيئية في مصدر شعاع لا يؤدي إلى نوع واحد، بل إلى تشكيل "حساء عنقودي"، يحتوي على العديد من اللؤم العنقودي المختلفة، فضلا عن الجزيئات الأم النقية المتبقية. وهذا يجعل دراسة هذه النظم مع تقنيات جديدة مثل تصوير المدارات الجزيئية2، الجزيئية الإطار الضوئي التوزيعات الزاوي3-5 أو الإلكترون6-10 والأشعة السينية الحيود11-13 صعبة ، لأنها تتطلب عينات نقية ومتسقة ومتجانسة في مرحلة الغاز.
وفي حين أن هناك عدة منهجيات متاحة الآن لفصل مختلف مطابقي الأنواع المشحونة في مرحلة الغاز(مثل أنابيب الانجراف للحركة الأيونية14,15)ويتم فصل المجموعات المشحونة بسهولة بنسبة الكتلة إلى الشحنة، فإن هذه التقنيات لا تنطبق على الأنواع المحايدة. لقد أثبتنا مؤخرا أنه يمكن التغلب على هذه القضايا باستخدام جهاز انحراف كهربائي16،17، مما يسمح بفصل المطابقين الجزيئيين وكذلك المجموعات وإنتاج الحزم الجزيئية الباردة بالتناوب.
استخدام انحراف كهربائي هو تقنية شعاع الجزيئية الكلاسيكية، وأصول التي تقطع شوطا طويلا إلىالوراء 18،19. وقدم الأفكار الأولى لاستخدام انحراف كهربائي لفصل الدول الكم ستيرن في عام 192620. في حين أجريت التجارب المبكرة على جزيئات صغيرة في درجات حرارة عالية، ونحن نظهر تطبيق هذه التقنية على الجزيئات القطبية الكبيرة والتجمعات في درجات حرارة منخفضة16،21.
الجزيئات القطبية تجربة قوة داخل مجال كهربائي غير متجانس(ه)بسبب الاختلافات المكانية في الطاقة المحتملة. تعتمد هذه
القوة على لحظة ثنائي القطب الفعالة ، μeff، للجزيء ويمكن تقييمها على أنها
(1)
كما المطابقين الجزيئية المختلفة تمتلك عادة لحظات ثنائي القطب مختلفة وأعداد مختلفة من جزيئات المذيبات داخل مجموعة تؤدي إلى كتل عنقودية مختلفة ولحظات ثنائي القطب، وهذه الأنواع سوف تشهد تسارع مختلف في وجود حقل كهربائي قوي غير متجانس. وبالتالي يمكن استخدام قوة تأثير ستارك الناتجة من حقل كهربائي غير متجانس لفصل المطابقين وحالات الكم22. يشار إلى ذلك في الشكل 1، مما يدل على منحنيات ستارك المحسوبة ل J = 0،1،2 حالات الدوران من رابطة الدول المستقلة والمتوافقين عبر 3-الفلوروفينول، على التوالي. وهذا يؤدي إلى اختلافات كبيرة في μeff، كما هو مبين في الشكلين 1c و 1d، وبالتالي يتم تجربة تسارع مختلف من قبل اثنين من التوافقيين في المجالات الكهربائية غير متجانسة. لذلك ، يمكن استخدام جهاز انحراف كهربائي كمعدل لحظة كتلة إلى ثنائي القطب (m /μeff) فاصل ، في القياس على مطياف الكتلة الذي يعمل كنسبة كتلة إلى شحن (m / z) فلتر23.
وعلاوة على ذلك، تسمح هذه التقنيات فصل الدول الكم التناوب24،25. كما الدول دوران الأرض (منحنيات زرقاء في الشكلين 1a و 1b) المعرض أكبر تحول ستارك، وسوف تكون هذه منحرفة أكثر ويمكن فصلها مكانيا من الجزيئات في الدول J أعلى17. لذلك يمكن اختيار أبرد جزء من الحزم الجزيئية ، مما يساعد بشكل كبير في العديد من التطبيقات ، مثل محاذاة وتوجيه الجزيئات المستهدفة17 و 26-28.
في هذه المساهمة نظهر كيف يمكن استخدام جهاز انحراف كهربائي لفصل أنواع مختلفة من الجزيئات القطبية الكبيرة والتجمعات مكانيا. وتقدم بيانات نموذجية لإنتاج شعاع نقي من الشخص المطابق ومجموعة من المذيبات المذابة ذات الحجم والنسبة المحددة جيدا. على وجه التحديد نقدم بيانات عن 3-fluorophenol، حيث يتم إنتاج شعاع نقي يحتوي فقط على مطابق عبر، وعلى مجموعات مياه الندول، حيث يمكن فصل مجموعة الندول (H2O)1 مكانيا من الماء، النعال، النعال (H2O)2، الخ.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. وصف الإعداد التجريبي
يظهر مخطط لإعداد الحزمة الجزيئية في مرحلة الغاز والمحرف في الشكل 221. وهو يتألف من
2. إنتاج وتوصيف شعاع الجزيئية المحددة المطابق
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وقد تم تطبيق تقنية انحراف كهربائي بنجاح لفصل ايزومرات الهيكلية16 والتجمعات محايدة21، فضلا عن إنتاج دولة الكم الدوران عينات الجزيئية المختارة31. ونحن نثبت ذلك مع نتائج تمثيلية لفصل رابطة الدول المستقلة والمتوافقين عبر 3-fluorophenol، وحجم مختارة indole (H2O)ن المجموعات.
تم فصل 3-فلوروفينول المطابقين في شعاع الجزيئية من التوسع الأسرع من الصوت من 50 أشرطة من الهيليوم. تم بحث الأنواع الفردية عبر الرنين REMPI مميزة حو...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في جميع أنحاء هذه المخطوطة، يفترض الإلمام بمكونات الفراغ العالية جدا وصمامات الحزم الجزيئية النابضة ومصادر الليزر، وينبغي دائما الالتزام بإجراءات السلامة المرتبطة بها. يجب توخي الحذر الخاص عند التعامل مع أقطاب الجهد العالي للمحرف. أسطحها تحتاج إلى مصقول إلى مستوى عال ويجب أن تكون نظيفة تماما لتجنب تقوس داخل غرفة فراغ. قبل الاستخدام الأول يجب أن تكون مشروطة الأقطاب تحت فراغ. يتم زيادة الجهد المطبق ببطء ويتم قياس التيار من خلال الأقطاب الكهربائية. يجب أن ترسم الأقطاب الكهربائية أي تيار (بناء على ترتيب عدد قليل من nA على الأكثر) ، بغض النظر عن ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
وقد تم دعم هذا العمل من قبل مجموعة التميز "مركز هامبورغ للتصوير فائق السرعة - هيكل وديناميات ومراقبة المادة على النطاق الذري" من دويتشه فورتشونجسجيمينشافت ومعهد هيلمهولتز الافتراضي "المسارات الديناميكية في المناظر الطبيعية متعددة الأبعاد".
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| نظام فراغ | مختلف ، < > على سبيل المثال < / م >. فايفر فراغ, فاريان, إدواردز, | ||
| نظام ليبولد صبغ الليزر | مختلف, <م> على سبيل المثال< / em>. متماسك, فيزياء الأطياف, Syrah, LIOP-TEC, أصباغ مشعة… | ||
| صمام نبضي | Even-Lavie | ||
| امدادات الطاقة ذات الجهد العالي | على سبيل المثال. FUG | HCP 14-20000 | |
| عاكس | مخصص صنع | ||
| مطياف وقت الرحلة | الأردن TOF | C-677 | |
| TOF مزود الطاقة | الأردن TOF | D-603 | |
| عدسة التركيز | Thorlabs | LA4745 | |
| مرحلة الترجمة | e.g< / em>. Vision Lasertechnik | 8MT167-25 | |
| Digitizer | < em > على سبيل المثال < / em>. Agilent | Acquiris DC440 | |
| مولد التأخير الرقمي | ستانفورد سيستمز | SRS DG645 | |
| مقشدة الشعاع الجزيئي | Beam Dynamics Inc. | http://www.beamdynamicsinc.com/ |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن