Name: Imagerie d’Explosion coulombienne comme un outil pour faire la distinction entre stéréoisomères (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 51 s
Description: Découvrez l'imagerie d'explosion coulombienne pour déterminer la chiralité des molécules en phase gazeuse. Cette technique multicoincidence révèle la configuration absolue des espèces chirales et leurs dynamiques photoinduites.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Nous remercions Robert Berger (Philipps-Universität Marburg, Allemagne) pour inspirer les débats sur l’interprétation de nos données et chiralité moléculaire en général. Nous sommes reconnaissants à Julia Kiedrowski, Alexander Schießer et Michael Reggelin de TU Darmstadt (Allemagne), ainsi que Benjamin Spenger, Manuel Mazenauer et Jürgen Stohner de ZHAW Wädenswil (Suisse) pour la fourniture de l’échantillon.
Le projet a été soutenu par l’Initiative d’état de Hesse scientifique et économique d’Excellence dans le focus ELCH (dynamique des électrons des systèmes chiraux) et le ministère fédéral de l’éducation et recherche (BMBF). MS reconnaît le soutien financier de la Fondation Adolf Messer.

<ol><li>Gübitz, G., Schmid, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chiral+Separation+by+Chromatographic+and+Electromigration+Techniques.+A+Review%5BTitle%5D)+AND+%22Biopharm.+Drug+Disposition%22%5BJournal%5D)">Chiral Separation by Chromatographic and Electromigration Techniques. A Review.</a> Biopharm. Drug Disposition. 22, 291-336 (2001).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Comprehensive+Chiroptical+Spectroscopy%22">Comprehensive Chiroptical Spectroscopy</a>. Berova, N., Polaravapu, P. L., Nakanishi, K., Woody, R. W. , Wiley. Hoboken. (2012).</li>
<li>Bijvoet, J. M., Peerdeman, A. F., van Bommel, A. J. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nature/journal/v168/n4268/abs/168271a0.html">Determination of the Absolute Configuration of Optically Active Compounds by means of X-rays.</a> Nature. 168 (4268), 271-272 (1951).</li>
<li>Pitzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Determination+of+Absolute+Molecular+Stereochemistry+in+Gas+Phase+by+Coulomb+Explosion+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Direct Determination of Absolute Molecular Stereochemistry in Gas Phase by Coulomb Explosion Imaging.</a> Science. 341 (6150), 1096-1100 (2013).</li>
<li>Pitzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Absolute+Configuration+from+Different+Multifragmentation+Pathways+in+Light-Induced+Coulomb+Explosion+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Phys+Chem%22%5BJournal%5D)">Absolute Configuration from Different Multifragmentation Pathways in Light-Induced Coulomb Explosion Imaging.</a> Chem Phys Chem. 17 (16), 2465-2472 (2016).</li>
<li>Vager, Z., Naaman, R., Kanter, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coulomb+Explosion+Imaging+of+small+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Coulomb Explosion Imaging of small molecules.</a> Science. 244 (4903), 426-431 (1989).</li>
<li>Herwig, P. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+the+Absolute+Configuration+of+a+Chiral+Epoxide+in+the+Gas+Phase%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Imaging the Absolute Configuration of a Chiral Epoxide in the Gas Phase.</a> Science. 342 (6162), 1084-1186 (2013).</li>
<li>Dörner, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037015739900109X">Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy: a 'momentum microscope' to view atomic collision dynamics.</a> Physics Reports. 330, 95-192 (2000).</li>
<li>Ullrich, J., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/66/9/203/meta">Recoil-ion and electron momentum spectroscopy: reaction-microscopes.</a> Rep. Prog. Phys. 66 (9), 1463-1545 (2003).</li>
<li>Jagutzki, O., et al. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/1046770/">Multiple Hit Readout of a Microchannel Plate Detector With a Three-Layer Delay-Line Anode.</a> IEEE Trans Nucl Sci. 49 (5), 2477-2483 (2002).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22RoentDek+GmbH+MCP+Delay+Line+Detector+Manual%22">RoentDek GmbH MCP Delay Line Detector Manual</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://www.roentdek.com/manuals/MCP%20Delay%20Line%20manual.pdf">http://www.roentdek.com/manuals/MCP%20Delay%20Line%20manual.pdf</a> (2017).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22RoentDek+GmbH+The+RoentDek+Constant+Fraction+Discriminators+CFD8c%2C+CFD7x%2C+CFD4c%2C+CFD1c+and+CFD1x%22">RoentDek GmbH The RoentDek Constant Fraction Discriminators CFD8c, CFD7x, CFD4c, CFD1c and CFD1x</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://www.roentdek.com/manuals/CFD%20Manual.pdf ">http://www.roentdek.com/manuals/CFD%20Manual.pdf </a> (2017).</li>
<li>Zeller, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+the+He2+quantum+halo+state+using+a+free+electron+laser%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Imaging the He2 quantum halo state using a free electron laser.</a> PNAS. 113 (51), 14651-14655 (2016).</li>
<li>Pitzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-4075/49/23/234001">Stereochemical configuration and selective excitation of the chiral molecule halothane.</a> J. Phys. B.: At. Mol. Opt. Phys. 49 (23), 234001(2016).</li>
<li>Hine, J., Dowell, A. M., Singley, J. E. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01583a062">Carbon Dihalides as Intermediates in the Basic Hydrolysis of Haloforms: IV Relative Reactivities of Haloforms.</a> J. Am. Soc. Chem. 78, 479-482 (1956).</li>
<li>Wales, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900211021528">A coincidence detection algorithm for improving detection rates in coulomb explosion imaging.</a> Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. A. 667, 11-15 (2012).</li>
<li>Kastirke, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Konstruktion+und+Aufbau+einer+UHV-tauglichen+COLTRIMS-Kammer%22">Konstruktion und Aufbau einer UHV-tauglichen COLTRIMS-Kammer</a>. , Goethe-University Frankfurt. Master Thesis (2014).</li>
<li>Calegari, F., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-4075/49/14/142001/meta">Charge migration induced by attosecond pulses in bio-relevant molecules.</a> J. Phys. B.: At. Mol. Opt. Phys. 49 (14), 142001(2016).</li>
<li>Gaie-Levrel, F., Garcia, G. A., Schwell, M., Nahon, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((VUV+state-selected+photoionization+of+thermally-desorbed+biomolecules+by+coupling+an+aerosol+source+to+an+imaging+photoelectron%2Fphotoion+coincidence+spectrometer%3A+case+of+the+amino+acids+tryptophan+and+phenylalanine%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">VUV state-selected photoionization of thermally-desorbed biomolecules by coupling an aerosol source to an imaging photoelectron/photoion coincidence spectrometer: case of the amino acids tryptophan and phenylalanine.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 7024-7036 (2010).</li>
<li>Ablikim, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+absolute+geometries+of+cis+and+trans+molecular+isomers+by+Coulomb+Explosion+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Identification of absolute geometries of cis and trans molecular isomers by Coulomb Explosion Imaging.</a> Sci. Rep. 6, 38202(2016).</li>
</ol>

Les auteurs ne déclarent aucun intérêts opposés.

En raison de la variété des composants, une configuration COLTRIMS nécessite un assez haut niveau d’expertise technique, en particulier dans les domaines de la technique sous vide, la détection de particules, rapide électronique et analyse de données. Avant d’aborder l’étude des espèces complexes, il faudrait donc bien vérifier si le programme d’installation s’exécute correctement, par exemple en exécutant et en analysant une mesure sur une espèce diatomique ou le triatomique.
Optimis...

Chiralité est une caractéristique de notre nature fascinantes chercheurs depuis plus de 150 ans. Dans le 19ème siècle, Pasteur, Van ' t Hoff et autres ont découvert que les molécules peuvent se produire dans deux structures d’image miroir qui ne sont pas super-imposable - comme notre gauche et la main droite. Cette propriété a été appelée « chirale », du mot grec pour « main ».
Jusqu’ici, aucune différence dans les propriétés thermodynamiques ou niveaux d’énergie de left et right - handed formes (les deux « énantiomères ») n’a été trouvé. Afin d’analyser le caractère gaucher ou droitier d’un échantillon donné et pour séparer les énantiomères, interaction avec d’autres molécules chirales utilisables, comme par exemple en diverses méthodes chromatographiques. 1 méthodes chiroptiques dichroïsme circulaire (vibration), CD (V) et la dispersion rotatoire optique, ORD, sont régulièrement employées pour distinguer les énantiomères. 2
Quand il s’agit de la détermination de la structure microscopique, ces techniques nécessitent des informations supplémentaires, par exemple des calculs de chimie quantique. La seule technique qui est largement acceptée directement déterminer la configuration absolue est anormale de diffraction des rayons x. 3
Il a récemment été démontré que la configuration absolue des espèces chirales simples peut être déterminée par Coulomb Explosion d’images. 4 , 5 dans cette approche, molécules en phase gazeuse sont multiplier ionisé afin que les carottes restent fortement repoussent mutuellement. Cette répulsion conduit à la fragmentation rapide (« explosion ») des molécules. La direction et l’ampleur de la corrélation de moments fragment à la structure de la molécule – pour les petites molécules, les indications de quantité de mouvement correspondant étonnamment bien à des axes de liaison. Explosion de Coulomb pour déterminer la structure moléculaire a été frayé un chemin à l’aide de faisceaux d’ions moléculaires d’un accélérateur. 6 cette technique de "lame" faisceau a récemment été également demandé la reconnaissance chirale. 7
À l’encontre de diffraction des rayons x anormal, l’échantillon ne doit pas être cristalline mais fourni en phase gazeuse. Cela rend l’approche de l’Explosion de Coulomb, idéal pour les espèces volatiles et donc complémentaires à la diffraction des rayons x. Dans certains cas, le gaucher/droitier peut même être déterminé pour des molécules individuelles.
Dans la pratique, la reconstruction exacte de la structure moléculaire s’est avérée difficile même pour les dérivés du méthane, par exemple les molécules avec un carbone central et différents substituants. Ceci est attribué au fait que l’interaction entre les fragments n’est pas exactement coulombienne et que pas toutes les obligations briser simultanément. Afin d’obtenir des informations stéréochimiques, en particulier de distinguer les énantiomères, cette reconstruction n’est heureusement pas nécessaire. Au contraire, les vecteurs de la dynamique des différents fragments peuvent être corrélés pour produire une quantité qui est distincte pour les molécules à gauche et à droite handed. Pour obtenir des résultats fiables, au moins quatre moments de fragment doivent être enregistrées.
Afin de mesurer cette information de l’élan, les fragments d’un – et un seul – moléculaire rupture doivent être détecté lors d’une étape de mesure unique. Cette condition est généralement dénommée « détection coïncidente ». En outre, les indications d’émission doivent être analysées, qui ont une incidence de montants dans la pratique d’enregistrer l’heure et la position du fragment dans un format de données du mode liste.
En physique atomique et moléculaire, les techniques ont été développées qui implémentent cette méthode de mesure en employant électrostatiques spectromètres de masse séparation et sensibles au temps et position des détecteurs de multi-hit. L’exemple le plus frappant est le programme d’installation COLTRIMS (Cold cible recul Ion Momentum Spectroscopy) – également connu sous le nom de réaction de Microscope. 8 , 9 un croquis pour ce genre d’expérience est donné à la Figure 1. Contrairement à un COLTRIMS standard qui permet d’enregistrer aussi bien des électrons, Coulomb Explosion d’imagerie nécessite seulement le détecteur ionique.
Spectromètre et le détecteur sont montés sous ultravide (&#60; 1 x 10-9 hPa) afin d’éviter la création d’ions de gaz résiduel. Molécules simples de l’échantillon sont fournies via un jet libre moléculaire gazeux, créé par détente supersonique : en raison de la pression de vapeur, les molécules s’élargir grâce à une petite brosse (environ 50 µm de diamètre) dans le vide. Cette partie de l’expérience, la chambre de la source, est séparée de la région d’interaction par habituellement deux skimmers et stades différentiellement pompés. Pompée différentiellement section supplémentaires sont situé derrière la région d’interaction pour vider le jet de gaz et éviter ainsi les gaz de fond dans la région d’interaction.
Le rayonnement ionisant recoupe le jet moléculaire moins de 90°. Plupart des laboratoires aujourd'hui utilisent des impulsions de laser femtoseconde, bien que le rayonnement synchrotron, ions rapides ou l’impact d’électrons sont possibles « projectiles » pour provoquer l’Explosion de Coulomb.
Le protocole suivant a fait l’hypothèse qu’il existe une configuration en cours d’exécution pour l’imagerie coïncidente d’ions et d’un laser femtoseconde dans le laboratoire. Le pic d’intensité nécessaire pour provoquer l’Explosion de Coulomb en quatre ou même cinq fragments doit être de l’ordre de 6 x 1014 W/cm2. Afin d’éviter des mesures extrêmement longues, la fréquence de répétition du laser doit être 10 kHz ou plus. Ceci est crucial car, d’une part, détection coïncide peut être établie seulement si la probabilité de fragmentation dans la mise au point du laser est significativement inférieur à 1 par impulsion laser (idéalement pas plus de 10 %). Le taux de fragmentation totale, en revanche, ne doit pas être inférieur à quelques kHz car la part des voies multifragmentation pertinents est généralement inférieure à 10-4. Fait plus positif, il convient de mentionner que, en principe, un événement unique de fragmentation est déjà suffisant pour identifier la configuration d’un échantillon d’énantiopur, et cette détection de quelques centaines permet de déterminer l’abondance des énantiomères dans un exemple de composition énantiomérique inconnue.

<table><tbody><tr><td>CHBrCl2</td><td>SigmaAldrich</td><td>139181-10G</td><td>ou autre</td></tr><tr><td>système laser femtoseconde</td> d’échantillon approprié <td>KMLabs</td><td>Wyvern500</td><td></td></tr><tr><td>Miroirs hautement réfléchissants</td><td>EKSMA</td><td>042-0800</td><td></td></tr><tr><td>supports de miroir</td><td>Newport</td><td>U100-A-LH-2K&nbsp ; &nbsp ;</td><td></td></tr><tr><td>miroir de mise au point (argent protégé, f = 75 mm)</td><td>Thorlabs&nbsp ;</td><td>CM254-075-P01</td><td>(si disponible : f = 60 mm)</td></tr><tr><td>Spectromètre COLTRIMS, y compris l’électronique et le système d’acquisition de données</td><td>RoentDek</td><td>personnalisé</td><td>contrairement au COLTRIMS standard, un seul détecteur est nécessaire</td></tr></tbody></table>

imagerie d’explosion coulombienne comme un outil pour faire la distinction entre stéréoisomères

Coulomb Explosion Imaging as a Tool to Distinguish Between Stereoisomers

Cet article montre comment le COLTRIMS (Cold cible recul Ion Momentum Spectroscopy) ou la technique de « microscope de réaction » peut servir à distinguer les énantiomères (stéréoisomères) de simples chirales espèces au niveau des molécules individuelles. Dans cette approche, un jet moléculaire gazeux de l’échantillon se développe en une chambre à vide et recoupe des impulsions laser femtoseconde (fs). La forte intensité des impulsions mène à jeûner ionisation multiple, enflammant une Explosion dite de Coulomb qui produit plusieurs fragments (chargés positivement) cationiques. Un champ électrostatique oriente ces cations sur temps - et les détecteurs de position. Semblable à un spectromètre de masse à temps de vol, l’heure d’arrivée de chaque ion donne des informations sur sa masse. Comme un surplus, le champ électrostatique est réglé de sorte que la direction d’émission et l’énergie cinétique après fragmentation mènent aux variations dans le temps de vol et dans la position de l’impact sur le détecteur.
Chaque impact d’ion crée un signal électronique dans le détecteur ; ce signal est traité par l’électronique haute fréquence et enregistré par un événement par un ordinateur. Les données enregistrées correspondent à la fois de l’impact et les positions. Avec ces données, on peuvent calculer l’énergie et la direction d’émission de chaque fragment. Ces valeurs sont liés aux propriétés structurales de la molécule sous enquête, c'est-à-dire à la longueurs des liaisons et la position relative des atomes, permettant de vérifier molécule par molécule, le gaucher/droitier de simple espèce chirale et autres éléments isomères.

Dans cette partie, nous montrons les résultats obtenus pour halométhanes. Ces espèces sont idéales pour des expériences de démonstration des principes en raison de leur simplicité et haute pression de vapeur. Dans l’intervalle, l’halothane espèces plus complexe a été étudié en utilisant unique soft-x-ray photons provenant d’une source de rayonnement synchrotron pour induire d’ionisation multiple. 14
CHBrC...

Pour les petites espèces chirales, Coulomb Explosion d’imagerie fournit une nouvelle approche pour déterminer le caractère gaucher ou droitier des molécules individuelles.

Imagerie d’Explosion coulombienne comme un outil pour faire la distinction entre stéréoisomères

This article shows how the COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy) or the "reaction microscope" technique can be used to distinguish ...

L'objectif général de cette expérience est d'utiliser l'explosion coulombienne pour imager la chiralité de molécules individuelles en phase gazeuse. Cette méthode constitue une approche nouvelle pour répondre à des questions importantes en stéréochimie. En particulier, elle permet de déterminer la configuration absolue de petites espèces chirales ainsi que leurs dynamiques induites par la lumière.Le principal avantage de cette technique réside dans la possibilité d'enregistrer en coïncidence l'énergie et la direction d'émission de tous les fragments chargés issus de la rupture d'une molécule. Nous avons développé cette technique d'imagerie multicoincidente depuis plus de 25 ans afin d'approfondir nos connaissances et de mesurer les secrets de la stéréochimie à partir de molécules individuelles. Le cœur de l'expérience est un dispositif permettant l'imagerie en coïncidence des ions et d'un laser femtoseconde, tel que cet appareil COLTRIMS.Le faisceau laser femtoseconde pénètre depuis une pièce adjacente. Les principes de base de la technique COLTRIMS sont illustrés dans cette animation. Un faisceau moléculaire pénètre dans la chambre à vide par une buse et un émondoir.Un faisceau laser croise le faisceau moléculaire à angle droit et provoque l'ionisation et la fragmentation subséquente. Le champ électrique dans le spectromètre guide les ions vers le détecteur, où les temps et les positions de leurs impacts sont enregistrés. Préparez le dispositif pour le fonctionnement et vérifiez le vide dans la chambre d'interaction.La pression doit être inférieure à 10 à la puissance moins neuf hectopascal. Avec le laser allumé et à faible intensité, effectuez l'alignement du faisceau. Assurez-vous que le faisceau pénètre dans la chambre expérimentale et qu'il est réfléchi par le miroir de focalisation de la chambre.Utilisez une carte de faisceau pour vérifier que les faisceaux entrant et sortant coïncident spatialement. Bloquez le faisceau laser avant de continuer. Préparez-vous à allumer les alimentations du spectromètre et du détecteur.Tout d'abord, éteignez les jauges de vide dans la chambre d'interaction. Ensuite, reliez la sortie du signal amplifié des plaques à microcanaux à un oscilloscope rapide. Ensuite, allumez les alimentations haute tension pour le détecteur et le champ électrique dans le spectromètre.Reprenez le travail avec le faisceau laser en le débloquant d'abord. Ayez un filtre de polarisation rotatif prêt à ajuster l'intensité du faisceau. Placez un wattmètre dans le faisceau juste avant la chambre et utilisez le filtre pour régler l'intensité du faisceau à moins de 10 à la puissance 14 watts par centimètre carré.Pour ce montage, cela correspond à 100 milliwatts sur le wattmètre. Retirez le wattmètre et observez la trace de l'oscilloscope. Il est essentiel de vérifier la qualité du signal et les réglages du détecteur.Si trop de bruit est enregistré, il devient très difficile de détecter les véritables coïncidences. La fréquence du signal doit représenter environ 5 % de la fréquence de répétition du laser. Le signal doit présenter un seul pic de plusieurs centaines de millivolts, sans oscillations parasites.La largeur des signaux provenant de la plaque à microcanaux ne doit pas dépasser 10 nanosecondes. Passez maintenant au logiciel d'acquisition de données. Affichez-y une image du détecteur, qui doit présenter un cercle avec une tache diffusée en son centre due au laser.À ce stade, fournir un bar d'argon provenant d'une bouteille de gaz comme source pour le jet gazeux. Observer en temps réel l'image du détecteur dans le logiciel d'acquisition de données tout en ajustant le miroir de focalisation. Si un spot étroit apparaît, le recouvrement entre le jet moléculaire et le faisceau laser a été localisé.L'objectif est de maximiser le recouvrement du faisceau de jet et d'augmenter les comptes dans la tache de jet. Après avoir optimisé le recouvrement du faisceau de jet, préparer l'échantillon pour son utilisation dans l'expérience. Cet échantillon se trouve déjà dans un cylindre compatible avec le dispositif.Commencez par refroidir le cylindre dans de l'azote liquide pendant une à deux minutes afin d'éviter toute perte d'échantillon. Connectez le cylindre refroidi au système à jet et serrez le raccordement pour le rendre étanche au vide. Ensuite, ouvrez le robinet pour pomper le système pendant quelques secondes afin d'éliminer l'air.Attendre que l'échantillon revienne à la température ambiante avant d'ouvrir la vanne menant à la buse à jet. La pression dans la chambre source doit augmenter. Revenir au logiciel d'acquisition des données.Sur l'ordinateur, vérifiez qu'un spot de jet est encore visible et identifiez les pics les plus marquants dans le spectre de temps de vol. Continuez à travailler dans le logiciel d'acquisition de données. Pour l'analyse, créez un graphique utilisant le temps de vol du premier ion détecté en abscisse et le temps de vol du second ion détecté en ordonnée.Lorsque deux fragments ont été détectés en coïncidence, ils apparaissent comme des régions présentant de nombreux décomptes. Si deux fragments s'ajoutent à la masse du noyau d'origine, ils respectent la conservation de la quantité de mouvement et apparaissent sous forme de lignes diagonales nettes. Effectuez une analyse du temps de vol de quatre particules à l'aide d'un graphique créé en additionnant les temps de vol des deux premiers impacts pour obtenir la valeur de l'axe des x, et en additionnant les temps de vol des troisième et quatrième impacts pour obtenir la valeur de l'axe des y.Les positions et les formes des structures résultantes révèlent des informations sur les masses et les impulsions. Ajustez la puissance du laser de manière à optimiser le nombre de comptages dans le spectre. Lors de l'optimisation du taux pour la dissociation pertinente, nous devons garder à l'esprit que le taux global ne doit pas dépasser 10 % de la fréquence de répétition du laser afin d'éviter les coïncidences erronées.Ces données proviennent d'un mélange racémique synthétique de bromochlorofluorométhane. Seuls les événements impliquant une fragmentation en cinq ions simplement chargés ont été enregistrés. L'axe horizontal est calculé à l'aide d'un produit triple des vecteurs de quantité de mouvement des ions halogènes.L'énantiomère S se trouve à gauche de l'histogramme. Le diagramme illustre ses données angulaires associées. L'énantiomère R se trouve à droite de l'histogramme, accompagné d'un diagramme illustrant son angle.La fréquence de répétition du laser était de 100 kilohertz et la mesure a duré environ 11 heures. Cette animation montre comment il est possible d'utiliser les données enregistrées des vecteurs de quantité de mouvement des fragments pour transformer leur orientation aléatoire dans les jets en un système de coordonnées moléculaires. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une idée de la manière dont l'imagerie par explosion de Coulomb est réalisée à l'aide de la technique COLTRIMS.L’enregistrement des vecteurs de quantité de mouvement de quatre ou cinq fragments en coïncidence permet une observation détaillée de la molécule. Toutefois, l’extraction de ces informations à partir des données brutes nécessite beaucoup d’efforts lors de l’étape d’analyse. Les secrets des sciences de la vie dans le monde des molécules se produisent à une échelle de temps d’un milliardième de milliardième de seconde, et notre méthode peut révéler et visualiser ces dynamiques rapides.

coulomb-explosion-imaging-as-tool-to-distinguish-between

Research

Recherche

JoVE Journal

Chemistry

Chimie

Une combinaison de trois simples courte longueur d'onde des lasers pulsés sont utilisés pour générer des anti-Stokes cohérente diffusion Raman (CARS) et les voitures doublement résonnant (DR-CARS). La différence entre ces signaux fournit une sensibilité accrue pour les autrement difficiles à détecter des signaux cohérents Raman, permettant l'imagerie de la faiblesse des diffuseurs Raman.

Imagerie différentielle des structures biologiques avec doublement résonnante anti-Stokes cohérente diffusion Raman (CARS)

Désorption ionisation électrospray spectrométrie de masse (DESI-MS) est une méthode ambiant par lequel des échantillons, y compris les tissus biologiques, peuvent être imagées avec une préparation minimale de l'échantillon. Par rastering l'échantillon en dessous de la sonde d'ionisation, cette technique spray à base offre une résolution spatiale suffisante pour discerner les caractéristiques moléculaires d'intérêt au sein des coupes de tissus.

Imagerie des tissus biologiques par désorption ionisation électrospray spectrométrie de masse

Nous présentons une technique qui permet la séparation spatiale de différents conformères ou amas présents dans un faisceau moléculaire. Un déflecteur électrostatique est utilisé pour séparer les espèces par leur rapport masse/moment dipolaire, conduisant à la production d’ensembles en phase gazeuse d’un seul conformateur ou d’une stœchiométrie en grappes.

Séparation spatiale des conformateurs moléculaires et des amas

Nous présentons un protocole pour créer un film en temps réel d’un paquet d’ondes de rotation moléculaire à l’aide d’une configuration d’imagerie d’explosion de Coulomb à haute résolution.

Imagerie directe de Laser-driven Ultrafast moléculaire Rotation

Nous présentons ici un protocole pour l’imagerie de photoélectrons des espèces anioniques. Les anions générée dans l’abstrait et séparés par spectrométrie de masse sont détectées à l’aide de photoélectrons vitesse mappée d’imagerie, en fournissant les détails des anions et des niveaux d’énergie neutres, anion et structure neutre et la nature de l’état électronique d’anion.

Imagerie de photoélectrons des Anions illustré par 310 Nm détachement de F−

La spectrométrie de mobilité ionique (IMS) est un complément intéressant à la spectrométrie de masse pour la caractérisation des biomolécules, notamment parce qu’elle est sensible à l’isomérisme. Ce protocole décrit une expérience IMS en tandem (IMS/IMS), qui permet l’isolement d’une molécule et la génération des profils de mobilité de ses fragments.

Utilisation d’un spectromètre de mobilité ionique cyclique pour les expériences de mobilité ionique en tandem

Cet article compare directement la résolution, la sensibilité et les contrastes d’imagerie de la diffusion Raman stimulée (SRS) et de la diffusion Raman anti-Stokes cohérente (CARS) intégrées dans la même plate-forme de microscope. Les résultats montrent que CARS a une meilleure résolution spatiale, SRS donne de meilleurs contrastes et une meilleure résolution spectrale, et les deux méthodes ont une sensibilité similaire.

Comparaison directe de la diffusion Raman stimulée hyperspectrale et de la microscopie à diffusion Raman anti-Stokes cohérente pour l’imagerie chimique

Un cadre d’imagerie hyperspectrale multimodale rapide a été développé pour obtenir des images de génération de somme de fréquence vibratoire (VSFG) à large bande, ainsi que des modalités d’imagerie de génération de deuxième harmonique (SHG) en fond clair. En raison de la fréquence infrarouge en résonance avec les vibrations moléculaires, des connaissances microscopiques structurelles et morphologiques mésoscopiques sont révélées à partir d’échantillons autorisés par symétrie.

Imagerie chimique hyperspectrale non linéaire multimodale à l’aide de la microscopie à génération de somme et de fréquence vibrationnelle à balayage linéaire

Une suite de tests colorimétriques est décrit pour la protéine rapidement distinctif, d'ARN, d'ADN, et re-duire des sucres dans des échantillons biomoléculaires potentiellement hétérogènes.

Rapid tests colorimétriques de vue qualitatif Distinguer l&#39;ARN et de l&#39;ADN dans les échantillons biomoléculaires

Surveillance en temps réel permet une optimisation rapide des réactions effectuées en utilisant un traitement en flux continu. Ici, la préparation de 3-acetylcoumarin est utilisé à titre d'exemple. Appareil pour effectuer une surveillance in-situ Raman est décrite, de même que les étapes nécessaires pour optimiser la réaction.

Suivi en temps réel de réactions effectuées en utilisant traitement en flux continu: la préparation du 3-Acetylcoumarin comme un exemple

Découvrez l'imagerie d'explosion coulombienne pour déterminer la chiralité des molécules en phase gazeuse. Cette technique multicoincidence révèle la configuration absolue des espèces chirales et leurs dynamiques photoinduites.

Imagerie d’Explosion coulombienne comme un outil pour faire la distinction entre stéréoisomères

Explorer plus de vidéos