Die umfassende Nutzung der SUM-Frequenzerzeugung (SFG) kann dazu beitragen, die Kettenkonformationsreihenfolge und den sekundären Strukturwandel an Polymer- und Biomakromolekülschnittstellen aufzudecken.
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Methodenartikel
Grenzflächenphysikalische Strukturen von Polymeren und Biomakromolekülen, die über sum frequency generation Vibrational Spectroscopy aufgedeckt werden
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Als nichtlineare optische Spektroskopie zweiter Ordnung wurde die SUM-Frequenzerzeugung (SFG) in der Untersuchung verschiedener Oberflächen und Schnittstellen weit verbreitet eingesetzt. Diese nicht-invasive optische Technik kann die lokalen molekularen Informationen mit Monolayer- oder Submonolayer-Empfindlichkeit versorgen. Wir bieten hier experimentelle Methoden an, wie die vergrabene Schnittstelle sowohl für Makromoleküle als auch für Biomakromoleküle selektiv erkannt werden kann. Vor diesem Hintergrund werden grenzflächenförmige Sekundärstrukturen von Seidenfibroin und Wasserstrukturen um Modell-Kurzketten-Oligonukleotid-Duplex diskutiert. Erstere zeigt eine Kettenüberlappung oder räumliche Einschließungswirkung und letztere zeigt eine Schutzfunktion gegen die Ca 2+-Ionen, die sich aus dem chiralen Wirbelsäulenüberbau von Wasser ergeben.
Einleitung
Die Entwicklung der Summenfrequenzerzeugung (SFG) Schwingungsspektroskopie kann auf die Arbeit von Shen et al. vor dreißig Jahren1,2zurückdatiert werden. Die Einzigartigkeit der Grenzflächenselektivität und Submonolayer-Empfindlichkeit macht die SFG-Schwingungsspektroskopie von einer großen Anzahl von Forschern aus den Bereichen Physik, Chemie, Biologie und Materialwissenschaft usw. geschätzt3,4 ,5. Derzeit wird ein breites Spektrum wissenschaftlicher Fragen im Zusammenhang mit Oberflächen und Schnittstellen mit SFG ....
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Protokoll
1. SFG experimentell
- Verwenden Sie ein kommerzielles Picosecond SFG-System (Tabelle der Materialien), das einen grundlegenden 1064 nm Strahl mit einer Pulsbreite von 20 ps und einer Frequenz von 50 Hz, basierend auf einem Nd:YAG-Laser, bietet.
- Konvertieren Sie den basisgebischen 1064 nm-Strahl in einen 532 nm-Strahl und einen 355 nm-Strahl mit Hilfe von zweiten und dritten harmonischen Modulen. Führen Sie den 532 nm-Strahl direkt als Eingangslichtstrahl und erzeugen Sie den anderen Eingangs-Mittelinfrarotstrahl (IR) über den Frequenzbereich von 1000 bis 4000 cm-1 durch die optische parametrische Erzeugun....
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Ergebnisse
Im Fresnel-Koeffiziententeil des Protokollabschnitts haben wir gezeigt, dass es theoretisch möglich ist, selektiv nur eine einzige Schnittstelle gleichzeitig zu erkennen. Hier haben wir experimentell bestätigt, dass diese Methode grundsätzlich korrekt ist, wie in Abbildung 5 und Abbildung 6dargestellt.
Abbildung 5 zeigt die vergrabene Grenzflächen-PHEMA-Struktur nach Wassereinbruch mit einem PHEMA-Hydroge.......
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Diskussion
Um die strukturellen Informationen von molekularer Ebene aus zu untersuchen, hat SFG seine inhärenten Vorteile (z.B. Monolayer- oder Submonolayer-Empfindlichkeit und Grenzflächenselektivität), die zur Untersuchung verschiedener Schnittstellen, wie z. B. der fest/fest Flüssigkeit, Feststoff/Gas, Flüssigkeit/Gas, Flüssigkeit/Flüssigkeitsschnittstellen. Obwohl die Wartung der Geräte und die optische Ausrichtung noch zeitaufwändig sind, ist der Gewinn insofern erheblich, als die detaillierten molekularen Informationen an den.......
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Offenlegungen
Wir haben nichts zu verraten.
Danksagungen
Diese Studie wurde vom State Key Development Program for Basic Research of China (2017YFA0700500) und der National Natural Science Foundation of China (21574020) unterstützt. The Fundamental Research Funds for the Central Universities, ein Projekt, das von der prioritären akademischen Programmentwicklung der Jiangsu-Hochschuleinrichtungen (PAPD) und des Nationalen Demonstrationszentrums für experimentelle biomedizinische Technik finanziert wird Auch die Bildung (Southeast University) wurde sehr geschätzt.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholin (DPPC) | Avanti Polar Lipide, Inc. | 850355P-1g | |
| Wasserfreies Ethanol | Sinopharm Chemisches Reagenz Co., Ltd | 100092680 | ≥ 99,7% |
| CaF2-Prisma | Chengdu YaSi Optoelectronics Co., Ltd. | ||
| Calciumchlorid wasserfreies | Sinopharm Chemisches Reagenz Co., Ltd | 10005817 | ≥ 96,0% |
| deuteriertes DPPC (d-DPPC) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 860345P-100mg | |
| Elektromagnetischer Ofen | Zhejiang Supor Co., Ltd | C21-SDHCB37 | |
| Langmuir-Blodgett (LB) durch | KSV NIMA Co., Ltd. | KN 2003 | |
| Lithiumbromid wasserfrei | Sinopharm Chemisches Reagenz Co., Ltd | 20056926 | |
| Milli-Q Synthesesystem | Millipore | Reinstwasser | |
| Plasmareiniger | Chengdu Mingheng Wissenschaft & Technology Co., Ltd | PDC-MG | Sauerstoff-Plasmareinigung |
| Poly(2-hydroxyethylmethacrylat) (PHEMA) | Sigma-Aldrich Co., LLC. | 192066 Sicherheitsdatenblatt | Mw = 300 000 |
| Polystyrol | Sigma-Aldrich Co., LLC. | 330345 MSDS | Mw = 48 kDa und Mn = 47 kDa |
| Seidenkokons | Von Bombyx mori | ||
| Einzelner komplementärer Strang des Oligonukleotids | Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd. | H03596 | 5'-CGAAGGCTTCCAGCT-3'Einzelstrang |
| des Oligonukleotids | Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd. | H04936 | 3&Cent;-Ende modifiziert durch Cholesterin-Triethylenglykol(Chol-TEG) (5&Cent;-GCTTCCGAAGGTCGA-3&Cent;) |
| Natriumcarbonat wasserfreies | Sinopharm Chemisches Reagenz Co., Ltd | 10019260 | ≥ 99,8% |
| Spin-Coater | Institut für Mikroelektronik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften | KW-4A | Für die Herstellung von Folien |
| Stufenprofilmessgerät | Veeco | DEKTAK 150 | Für die Messung der Schichtdicke |
| Schwingungsspektroskopie-System zur Summenfrequenzerzeugung (SFG) | EKSPLA | Ein kommerzielles Pikosekunden-SFG-System |
Referenzen
- Shen, Y. R. Optical Second Harmonic Generation at Interfaces. Annual Review of Physical Chemistry. 40, 327-350 (1989).
- Shen, Y. R. Surface properties probed by second-harmonic and sum-frequency generation. Nature. 337, 519-525 (1989).
- Lu, X....
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Nachdrucke und Genehmigungen
