Ultrafast Time-resolved Near-IR Stimulated Raman Measurements of Functional - conjugate Systems

Resumen

Se describen los detalles de la generación y optimización de señales, la medición, la adquisición de datos y el manejo de datos para un espectrómetro Raman de ir cercano a un intervalo de femtosegundos, que se resuelve en el tiempo. Un estudio Raman estimulado por infrarrojos cercanos sobre la dinámica de estado excitado del caroteno en el tolueno se muestra como una aplicación representativa.

Resumen

La espectroscopia raman estimulada por femtosegundo es un método prometedor para observar la dinámica estructural de los transitorios de corta duración con transiciones infrarrojas cercanas (cerca de IR), ya que puede superar la baja sensibilidad de los espectrómetros Raman espontáneos en la región cercana al irR. Aquí, describimos los detalles técnicos de un espectrómetro Raman estimulado casi IR con femtosegundo sin ir que hemos desarrollado recientemente. También se proporciona una descripción de la generación y optimización de señales, la medición, la adquisición de datos y la calibración y corrección de los datos registrados. Presentamos una aplicación de nuestro espectrómetro para analizar la dinámica de estado excitado de la solución de caroteno en tolueno. Una banda elástica de caroteno en el segundo estado de singlete excitado más bajo (S₂₎y el estado de singlete excitado más bajo (S₁) se observa claramente en los espectros de Raman estimulados con tiempo resuelto. El espectrómetro Raman, que se resuelta en el tiempo de femtosegundo, es aplicable a la dinámica estructural de los sistemas conjugados, desde moléculas simples hasta materiales complejos.

Introducción

La espectroscopia Raman es una herramienta poderosa y versátil para investigar las estructuras de moléculas en una amplia variedad de muestras, desde gases simples, líquidos y sólidos hasta materiales funcionales y sistemas biológicos. La dispersión de Raman se mejora significativamente cuando la energía fotónica de la luz de excitación coincide con la energía de transición electrónica de una molécula. La resonancia efecto Raman nos permite observar selectivamente el espectro Raman de una especie en una muestra compuesta de muchos tipos de moléculas. Las transiciones electrónicas cercanas al IR están llamando mucho la atención como una sonda para investigar la dinámic....

Protocolo

1. Inicio de dispositivos eléctricos

1. Encienda el sistema láser femtosecond Ti:sapphire de acuerdo con su manual de operación. Espere 2 h hasta que el sistema láser se caliente.
2. Encienda los interruptores de alimentación del helicóptero óptico, los controladores de etapa traslacional, el espectrógrafo, el detector de matriz InGaAs y el ordenador mientras el sistema se está calentando. Llene el Dewar del detector con nitrógeno líquido.

2. Alineación óptica del espectrómetro

1. Ajuste de espejo(Figura 1B)
   1. Compruebe la posición del soporte en el soporte de....

Resultados

La espectroscopia Raman estimulada por femtosecond en el tiempo se aplicó a la espectroscopia de Raman, que se aplicó al caroteno en la solución de tolueno. La concentración de la muestra fue de 1 x 10^-4 mol dm^-3. La muestra fue fotoexcitada por el pulso de la bomba actínica a 480 nm con una energía de pulso de 1 J. En la Figura 2Ase muestran los espectros de Raman estimulados por tiempo de caroteno en tolueno. Los espectros crudos contenían bandas Rama.......

Discusión

Factores cruciales en femtosegundo resuelto en el tiempo casi IR multiplex estimulado la medición de Raman
Para obtener espectros Raman de Raman cercanos al IR resueltos en el tiempo con una alta relación señal-ruido, el espectro de la sonda debería tener idealmente una intensidad uniforme en todo el rango de longitud de onda. La generación continua de luz blanca (sección 2.5) es, por lo tanto, una de las partes más cruciales de los experimentos Raman cercanos al IR resueltos en el tiempo. En general,.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Etapa de traslación de 1 eje	OptSigma	TSD-401S	También se utilizan productos equivalentes a este; para M22, L9 y CM en la Figura 1A
Línea de retardo óptico de 20 cm	OptSigma	SGSP26-200	ODL1 en la Figura 1A
Etapa de traslación de 3 ejes	OptSigma	TSD-405SL	para L8 en la Figura 1A
Etapa de traslación de 3 ejes	Suruga Seiki B72-40C		para FC en Figura 1A
Línea de retardo óptico de 5 cm	PMT	HRS-0050	ODL2 en la Figura 1A
Espejo cóncavo	Thorlabs	CM254-050-G01	Distancia focal: 50 mm; CM en la Figura 1A
Placa base	Suruga Seiki	A21-6	se utilizan productos equivalentes a este; para M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM y FC en la Figura 1A
BBO Crystal	EKSMA Optics-Tipo		1, θ = 23,2 grados; BBO en la Figura 1A
Lente plano-cóncava BK7	OptSigma	SLB-25.4-50NIR2	Distancia focal: 50 mm; Recubrimiento antirreflectante IR; L6 en la Figura 1A
BK7 Lente plano-convexa	OptSigma	SLB-25.4-150PIR2	Distancia focal: 150 mm; Recubrimiento antirreflectante IR; L2, L3, L5 en la Figura 1A
Lente plano-convexa BK7	OptSigma	SLB-25.4-100PIR2	Distancia focal: 100 mm; Recubrimiento antirreflectante IR; L4 en la Figura 1A
BK7 Lente plano-convexa	OptSigma	SLB-25.4-200PIR2	Distancia focal: 200 mm; Recubrimiento antirreflectante IR; L7 en la Figura 1A
Espejo dieléctrico de banda ancha	OptSigma	TFMS-25.4C05-2/7	M22-M25, M28, M29 en la Figura 1A
Espejo dieléctrico de banda ancha	Fotónica de precisión (películas delgadas avanzadas)	-	M26, M27, M30-M32 en la Figura 1A
Placa de media onda de banda ancha			en la Figura 1A
Filtro de vidrio de color	HOYA	IR85	F1 en la Figura 1A
Filtro de vidrio	de color HOYA	RM100	F2 en la figura 1A
Filtro de vidrio de color	Schott	BG39	F3 en la figura 1A
Computadora	Dell	Vostro 200 Mini Tower	Sistema operativo: Windows XP
Ciclohexano	Kanto Kagaku	07547-1B	Grado de HPLC
Software de análisis de datos	Wavemetrics	Divisor de
	LAYERTEC-Reflection		: Transmisión = 2 : 1; BS1 en la figura 1A
divisor de haz dieléctrico	LAYERTEC-Reflection		: transmisión = 1 : 1; BS2, BS3 en la Figura 1A
Espejo dieléctrico	Fotónica de precisión (Películas delgadas avanzadas)	-	M1-M8 en la Figura 1A
Osciloscopio	digital Tektronix		TDS3054B 500 MHz, 5 GS/s
Tubo de elastómero	-	-	Figura 1E
Femtosegundo Ti:zafiro Oscilador	coherente	Vitesse 800-2	Longitud de onda: 800 nm, duración del pulso: 100 fs, potencia media: 280 mW, tasa de repetición: 80 MHz; incluido en Ti:S en la Figura 1A
Femtosegundo Ti:zafiro Amplificador regenerativo		Coherente Legend-Elite-F-HE Longitud de	onda: 800 nm, duración del pulso: 100 fs, energía del pulso: 3,5 mJ, tasa de repetición: 1 kHz; incluido en Ti:S en la Figura 1A
Polarizador de película	OptSigma	SPFN-30C-26	P1 en la Figura 1A
Prisma Glan-Taylor	OptSigma	GYPB-10-10SN-3/7	P2 en la Figura 1A
Espejo de oro	OptSigma	TFG-25C05-10	M9-M21 en la Figura 1A
Placa de media onda	OptSigma	WPQ-7800-2M	HWP1 en la Figura 1A
Separador de armónicos		coherente TOPAS-C HRs 410-540 nm	HS en la Figura 1A
Detector de matriz de InGaAs	Horiba	Symphony-IGA-512X1-50-1700-1LS	512 ch,
Fotodiodo PIN de InGaAs refrigerado	Hamamatsu Photonics	G10899-01K
IR Placa de media onda	OptiSource-HWP2		en la Figura 1A
Iris	Suruga Seiki	F74-3N	También se utilizan productos equivalentes a esto; I1-I17 en la Figura 1A
Soporte de lente	OptSigma	LHF-25.4S	se utilizan productos equivalentes a este; para L1-L10 en la Figura 1A
Bomba de engranajes magnéticos	Microbomba	184-415
Montaje de espejo	Siskiyou	IM100. C2M6R	También se utilizan productos equivalentes a este; para M1-M32, BS1-BS3, BBO, CM en la Figura 1A
Tarjeta de fósforo de infrarrojo cercano	Tuerca Thorlabs	VRC2
	-		Figura 1E, M4; comprado en una tienda de bricolaje
Chopper óptico	New Focus	3501	OC en la Figura 1A
Amplificador paramétrico óptico	coherente	OPerA-F	OPA1 en la Figura 1A
Amplificador Óptico Paramétrico	Coherente	TOPAS-C	OPA2 en la Figura 1A
Soporte del polarizador	OptSigma	PH-30-ARS	También se utilizan productos equivalentes a este; para P1-P2 y HWP1-3 en la Figura 1A
Tubo de polifluoroacetato	-	-	Figura 1E
Soporte de poste	OptSigma	BRS-12-80	También se utilizan productos equivalentes a este; para M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM y FC en la Figura 1A
Celda de flujo de cuarzo	Tosoh Quartz	T-70-UV-2	FC en la Figura 1A
Lente plano-cóncava de cuarzo	OptSigma	SLSQ-25-50N	Distancia focal: 50 mm; L8 en la Figura 1A
Lente plano-convexa de cuarzo	OptSigma	SLSQ-25-100P	Distancia focal: 100 mm; L1, L9 en la Figura 1A
Lente plano-convexa de cuarzo	OptSigma	SLSQ-25-220P	Distancia focal: 220 mm; L10 en la Figura 1A
Placa de zafiro	Óptica	de muelle-3	mm de espesor; SP en la Figura 1A
Fotodiodo PIN Si	Hamamatsu Photonics	S3883
Espectrógrafo único	Horiba Jobin Yvon	iHR320	Distancia focal: 32 cm
Varilla de acero inoxidable	Suruga Seiki	A41-100	También se utilizan productos equivalentes a este; para M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM y FC en la Figura 1A
Varilla	de acero inoxidableNewport	J-SP-2	Figura 1E
Toluene	Kanto Kagaku	40180-1B
Placa de acero en forma de U	-	-	Figura 1E; comprado en una tienda de bricolaje
Filtro de densidad neutra variable (con un soporte)	OptSigma	NDHN-100	VND1 en la figura 1A
Filtro de densidad neutra variable (con un soporte)	OptSigma	NDHN-U100	VND2 en la figura 1A
Lenguaje de programación visual	National Instruments	LabVIEW 2009	El software de control en este estudio está programado en LabVIEW 2009
Filtro de paso de banda de rejilla por volumen	OptiGrate	BPF-1190	BPF en la Figura 1A
β-Caroteno	Wako Pure Chemical Industries	035-05531

También CryLight-HWP3 haz dieléctrico Igor Pro 8 por nitrógeno líquido También de grado HPLC