Ultraschnelle zeitaufgelöste Near-IR Stimulated Raman Messungen von funktionalen -konjugatsystemen

Unser Protokoll ist besonders leistungsfähig, um die Struktur und Dynamik von pi-konjugierten Molekülen in der Anfangsphase chemischer und biochemischer Reaktionen zu untersuchen. Diese Technik hat eine etwas höhere Empfindlichkeit und verkürzt die Messzeit als herkömmliche zeitaufgelöste spontane Raman-Spektroskopie im Nahinfrarot mit heute verfügbaren Detektoren. Schließen Sie zunächst die optische Einrichtung ab, wie hier gezeigt.

Richten Sie zunächst den Laserstrahl aus. Wenn der Titan-Saphir-Laser eingeschaltet und aufgewärmt ist, legen Sie eine Visitenkarte hinter Iris zwei, um als Bildschirm zu fungieren. Passen Sie den Spiegel eins an, bis der Strahl durch die Mitte der Iris verläuft.

Passen Sie dann Spiegel zwei an, bis der Laserstrahl durch die Mitte von Iris zwei geht. Sobald sie ausgerichtet sind, bestätigen Sie, dass der Strahl gleichzeitig durch die Zentren von Iris eins und Iris zwei verläuft. Wenn der Laser richtig ausgerichtet ist, beginnen Sie, die optische Verzögerungslinie auszurichten.

Bewegen Sie zunächst die Bühne mit der Richtungstaste des Bühnencontrollers in Richtung Spiegel zwei. Passen Sie als Nächstes den Spiegel ein, bis der Strahl durch die Mitte von Iris eins geht. Dann bewegen Sie die Bühne so weit weg, wie es von Spiegel zwei gehen kann.

Passen Sie Den Spiegel zwei an, bis der Strahl durch die Mitte von Iris eins verläuft. Bewegen Sie nun die Bühne so nah wie möglich an den Strahleingang und bestätigen Sie, dass der Strahl immer noch durch die Mitte von Iris eins verläuft. Als nächstes entfernen Sie Iris eins aus der Position des Spiegels drei und platzieren Sie die Spiegel drei und vier auf der optischen Verzögerungslinie.

Passen Sie die Spiegel drei und vier an, bis der Strahl durch die Mitte von Iris zwei verläuft. Platzieren Sie mit dem variablen neutralen Dichtefilter im Einfallsstrahlpfad eine Visitenkarte hinter der Saphirplatte als Bildschirm. Drehen Sie den Filter, um die Leistung des übertragenen Strahls schrittweise zu erhöhen, bis ein gelber weißer Fleck auf dem Bildschirm beobachtet wird.

Drehen Sie den Filter dann sehr vorsichtig in die gleiche Richtung, bis ein violetter Ring den gelbweißen Fleck auf dem Bildschirm umgibt. Um den Raman-Pumpenstrahl auszurichten, platzieren Sie den volumengradierenden reflektierenden Bandpassfilter in den Ausgangsstrahlpfad des optischen parametrischen Verstärkers. Stellen Sie den Bandpassfilter und den Spiegel 17 mit einer Near-IR-Sensorkarte ein, um den Strahlfleck zu beobachten.

Um mit der Optimierung des Sondenspektrums zu beginnen, führen Sie kontinuierliche Messungen durch und maximieren Sie die Detektoranzahl auf dem Display. Um dies zu erreichen, drehen Sie nach und nach Halbwellenplatte eins. Dann erhöhen Sie schrittweise die Intensität des einfallenden Impulses, indem Sie einen filter n.A. mit variabler optischer Dichte drehen.

Tun Sie dies, bis die maximale und minimale Detektorzahl etwa 30.000 bzw. 4 000 erreicht. Wenn ein großes Oszillationsmuster zu beobachten beginnt, drehen Sie den Filter für die variable optische Dichte in die entgegengesetzte Richtung, bis das Muster verschwindet. Um den optischen Chopper in den Raman-Pumpenstrahlpfad zu stellen, legen Sie den optischen Chopper auf.

Platzieren Sie dann eine Near-IR-Sensorkarte an der Probenposition. Passen Sie die Richtung des Raman-Pumpenstrahls an, indem Sie den Spiegel 21 so einstellen, dass sich die Stellen der Raman-Pumpe und der Sondenstrahlen vollständig überlappen. Um eine indium galliume Arsenid-Pin-Photodiode einzurichten, platzieren Sie eine Indium-Gallium-Arsenid-Pin-Photodiode an der Probenposition, an der sich die Raman-Pumpe und die Sondenstrahlen räumlich überlappen.

Als nächstes schließen Sie den Signalausgang der Photodiode an ein 500 Megahertz fünf Giga-Samples pro Sekunde digitales Oszilloskop an, um zu überwachen, wann die Raman-Pumpen- und Sondenimpulse an der gleichen Position ankommen. Stellen Sie die horizontale Skala des Oszilloskops auf eine Nanosekunde pro Division ein und lesen Sie die Spitzenzeit der Signalintensität für die Raman-Pumpe und sondenimpulse, die den anderen Impuls blockieren. Befestigen Sie die Ein- und Auslassrohre der magnetischen Zahnradpumpe an einer Flasche mit 30 MilliliterCyclohexan und beginnen Sie, Cyclohexan zu fließen, wie im Textprotokoll beschrieben.

Führen Sie kontinuierliche Messungen durch und überprüfen Sie, ob die stimulierten Raman-Bänder von Cyclohexan im Display beobachtet werden. Das stärkste Band von Cyclohexan erscheint bei der 55. bis 58. Pixel, wenn die mittlere Wellenlänge auf 1, 410 Nanometer eingestellt ist. Sobald die stimulierten Raman-Bänder erkannt werden, maximieren Sie die Bandintensitäten im Display.

Erreichen Sie dies durch iterative Nachjustierung von Spiegel 21, der Rotationsphase des optischen Choppers und der Position der optischen Verzögerungslinie zwei. Führen Sie eine einzelne Messung aus und speichern Sie das Spektrum als Textdatei. Entfernen Sie dann das Toluin aus dem Reservoir und befestigen Sie die Ein-/Auslassrohre der magnetischen Zahnradpumpe an einer Flasche, die 25 Milliliter einer Tolumollösung mit 1x 10 an den negativen vier Mol pro Liter Beta-Carotin enthält.

Beginnen Sie dann mit dem Fließen der Probenlösung. Als nächstes legen Sie den optischen Chopper in den aktinischen Pumpenstrahlweg. Bewegen Sie die Strahlablage vom Pfad des aktinischen Pumpenstrahls auf den des Raman-Pumpenstrahls.

Dann überlappen Sie die aktinischen Pumpe und Sondenstrahlen an der Probenposition mit einer Visitenkarte anstelle der Near-IR-Sensorkarte. Führen Sie kontinuierliche Messungen durch und prüfen Sie, ob die transiente Absorption von Beta-Carotin im Display beobachtet wird. Das Absorptionsband erscheint mit einer Form, die monoton in Richtung längerer Wellenlängen oder mit zwei Maxima um die Null- und 511- Pixel abnimmt.

Maximieren Sie die Absorptionsintensität, indem Sie Spiegel 32 nachjustieren, sobald das transiente Absorptionsband erkannt wird. Stoppen Sie die kontinuierlichen Messungen und verringern Sie dann die Position der optischen Verzögerungslinie eins, bis die transiente Absorption vollständig verschwindet. Legen Sie den optischen Chopper in den Raman-Pumpenstrahlweg und entfernen Sie den Strahlabwurf vom Raman-Pumpenstrahlweg.

Führen Sie dann ein zeitaufgelöstes Experiment aus, wie im Textprotokoll beschrieben, in dem SK-Stufe aus dem Dropdown-Menü ausgewählt wird. Geben Sie die Ausgangsposition des Bereichs A ein, um um etwa 50 Mikrometer kleiner zu sein, verglichen mit der Position, an der das transiente Absorptionssignal nach der Messung von zeitaufgelösten Absorptionsspektren verschwand. Femtosekunden-Zeitaufgelöste, von der IR stimulierte Raman-Spektroskopie wurde auf Die Beta-Carotin- und Toluenlösung angewendet.

Die Spektren von Beta-Carotin und Toluen werden hier gezeigt. Die rohen Spektren enthielten starke Raman-Bänder des Lösungsmittels Toluen und ein schwaches Raman-Band von Beta-Carotin im Bodenzustand sowie Raman-Bänder von fotoerregtem Beta-Carotin. Hier sind die gleichen Spektren gezeigt, die jedoch mit dem stimulierten Raman-Spektrum derselben Lösung in einer Pikosekunde vor der Photoerregung subtrahiert werden.

Die Spektren nach der Subtraktion zeigten verzerrte Ausgangslinien, die durch die Absorption von photoerregtem Beta-Carotin und/oder anderen nichtlinearen optischen Prozessen verursacht werden. Die Grundlinien wurden flach, nachdem sie mit polynomischen Funktionen korrigiert wurden. In dieser Abbildung zeigten die zeitaufgelösten stimulierten Raman-Spektren von Beta-Carotin zwei starke Bänder im Bereich von 1, 400 bis 1, 800 inverse Zentimeter.

Ein breites stimuliertes Raman-Band bei null Pikosekunden wurde der in-Phase C Doppelbindung C-Stretch-Vibration von S2-Beta-Carotin zugeordnet. Seine Spitzenposition wurde auf 1.556 inverse Zentimeter geschätzt. Das in-Phase C Doppelbond-C-Stretchband von S1-Beta-Carotin erschien, als das S2 C-Doppelbond-C-Stretchband zerfiel.

Die Spitzenposition des S1 C DoppelbindungC-Stretchbandes wurde um acht inverse Zentimeter von 0,12 auf fünf Pikosekunden erhöht. Es ist wichtig, die Richtung des Raman-Pumpenstrahls immer wieder anzupassen, bis sich die Flecken der Raman-Pumpe und der Sondenstrahlen vollständig überlappen, um die stimulierten Raman-Bänder aus Cyclohexan zu finden. Dieses Verfahren kann sofort für andere femtosekunden-zeitaufgelöste Experimente verwendet werden, um die chemische Reaktionsdynamik genauer zu untersuchen.

Dieses Verfahren wird es ermöglichen, neue Fragen zu beantworten, während Forscher die Chemie von pi-konjugierten Molekülen erforschen. Vergessen Sie nicht, während Sie dieses Verfahren durchführen, eine Schutzbrille aufzustellen, um Ihre Augen vor starkem Laserlicht zu schützen. Dazu gehört auch das Streulicht.