פירוט של יצירת אותות ואופטימיזציה, מדידה, רכישת נתונים, וטיפול בנתונים עבור הסדר השני הנפתר באמצעות הזמן הקרוב-IR ספקטרומטר ראמאן מתוארים. כמעט אינפרא אדום מגורה מחקר ראמאן על הדינמיקה המדינה נרגש של β-קרוטן ב טולואן מוצג כיישום נציג.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
Ultrafast זמן-נפתר ליד IR גירוי מדידות ראמאן של פונקציונלי π-המשלים מערכות
* These authors contributed equally
במאמר זה
סיכום
תקציר
הזמן השני נפתר בפעם השנייה מגורה ספקטרוסקופית ראמאן היא שיטה מבטיחה להתבונן בדינמיקה המבנית של מעברים קצרי-חיים עם המעברים הסמוכים לאינפרא-אדום (ליד-IR), משום שהוא יכול להתגבר על הרגישות הנמוכה של הספקטרומטרים הספונטניים של ראמאן באזור הקרוב-IR. כאן, אנו מתארים פרטים טכניים של מולטיפלקס בזמן-רב שנפתרה בקרבת מכאן-IR הגירוי ספקטרומטר ראמאן שפיתחנו לאחרונה. מסופק גם תיאור של יצירת אותות ואופטימיזציה, מדידה, רכישת נתונים וכיול ותיקון של נתונים מוקלטים. אנו מציגים יישום של ספקטרומטר שלנו כדי לנתח את הדינמיקה של המדינה נרגש של β-קרוטן בפתרון טולואן. C = C הלהקה מתיחה של β-קרוטן במצב השני הנרגש ביותר (S2) המדינה ו-הנרגש ביותר (s1) המדינה היא נצפתה בבירור בזמן מוקלט החליט מגורה ראמאן ספקטרה. הפעם השנייה, שנפתרה ליד-IR, מעוררת ספקטרומטר ראמאן, ישימה בדינמיקה המבנית של מערכות π המשלים ממולקולות פשוטות לחומרים מורכבים.
מבוא
ספקטרוסקופית ראמאן הוא כלי רב עוצמה ורב תכליתי לחקירת מבנים של מולקולות במגוון רחב של דגימות מגזים פשוטים, נוזלים, ומוצקים לחומרים פונקציונליים ומערכות ביולוגיות. פיזור ראמאן משופר באופן משמעותי כאשר אנרגיית הפוטון של אור עירור בקנה אחד עם אנרגיית המעבר האלקטרוני של מולקולה. אפקט ראמאן התהודה מאפשר לנו באופן סלקטיבי להתבונן בספקטרום ראמאן של מין במדגם המורכב סוגים רבים של מולקולות. קרוב-IR מעברים אלקטרוניים מושכים תשומת לב רבה כמו בדיקה לחקירת הדינמיקה המדינה נרגש של מולקולות עם מבנים גדולים π מעלה. האנרגיה והחיים של המדינה הנרגש הנמוך ביותר של המחוז כבר נקבע עבור מספר קרוטנואידים, אשר יש שרשרת polyene חד-מימדי ארוך1,
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. הפעלת מכשירים חשמליים
- הפעל את מערכת הלייזר הנשית: לייזר ספיר על פי מדריך הפעולה שלה. לחכות 2 h עבור מערכת הלייזר להתחמם.
- הפעל את מתגי החשמל של המסוק האופטי, בקרי השלב הטרנסלליים, הספקטרוגרף, גלאי המערך של InGaAs והמחשב בזמן שהמערכת מתחממת. מלא את מכונת הזיהוי של הגלאי. עם חנקן נוזלי
2. היישור האופטי של הספקטרומטר
- התאמת ראי (איור 1B)
- בדוק את מיקום התמיכה של הר השיקוף.
- הפוך את הכפתור העליון של הר השעון ונגד כיוון השעון כדי לאפשר לקרן לייזר משתקף לנסוע למטה ולמעלה בכיוון האנכי, בהתאמה, אם התמיכה ממוקמת בחלק התחתון של ההר. סובב את הכפתור ב....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
הזמן השני נפתר-בסמוך-IR גירוי ספקטרוסקופית ראמאן הוחל על β-קרוטן בפתרון טולואן. ריכוז המדגם היה 1 x 10-4 מול מיט-3. המדגם היה פוטונרגש על ידי דופק המשאבה אקקמית ב 480 ננומטר עם אנרגיית הדופק של 1 μJ. זמן נפתר מגורה ספקטרום ראמאן של β-קרוטן ב טולואן מוצגים באיור 2א. ספקטרום raw הכיל להקות ראמאן חזק של הממס טולואן ואת הלהקה ראמאן חלשה של β-קרוטן במדינה הקרקע, כמו גם להקות ראמאן של פוטונרגש β-קרוטן. הם הושלו באמצעות מגורה ספקטרום ראמאן של אותו פתרון ב 1 ps.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
גורמים מכריעים בפעם השנייה ביותר, הנפתרות באמצעות מולטיקיר, מגירוי מדידה ראמאן
כדי להשיג זמן שנפתר ליד IR מגורה ספקטרום ראמאן עם יחס אות לרעש גבוה, ספקטרום הבדיקה צריך באופן אידיאלי יש עוצמה אחידה בטווח אורך הגל כולו. הדור הלבן אור הרצף (סעיף 2.5) הוא, לפיכך, אחד החלקים הקריטיים ביותר של הזמן שנפתר ליד IR מגורה ניסויים ראמאן. באופן כללי, ספקטרום הבדיקה הופך רחב ושטוח ככל שעוצמת קרן האירוע עולה. עוצמה קרן גבוהה, עם זאת, מייצרת בקלות אפקטים אופטיים לא ליניאריים לא רצויות מלבד הדור הלבן הרצף האור. במקרה .......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
. למחברים אין מה לגלות
תודות
עבודה זו נתמכת על ידי JSPS KAKENHI גרנט מספרים JP24750023, JP24350012, MEXT KAKENHI גרנט מספרים JP26104534, JP16H00850, JP26102541, JP16H00782, ו MEXT-תמיכה בתוכנית הקרן למחקר אסטרטגי באוניברסיטאות פרטיות, 2015 – 2019.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| שלב תרגום 1-ציר | OptSigma | TSD-401S | משתמשים גם במוצרים המקבילים לכך; עבור M22, L9 ו-CM באיור 1A |
| קו עיכוב אופטי 20 ס"מ | OptSigma | SGSP26-200 | ODL1 באיור 1A |
| שלב תרגום 3 צירים | OptSigma | TSD-405SL | עבור L8 באיור 1A |
| שלב תרגום 3 צירים | Suruga Seiki | B72-40C | עבור FC ב איור 1A |
| קו עיכוב אופטי 5 ס"מ | PMT | HRS-0050 | ODL2 באיור 1A |
| Al מראה קעורה | Thorlabs | CM254-050-G01 | אורך מוקד: 50 מ"מ; CM באיור 1A |
| לוחית בסיס | Suruga Seiki | A21-6 | משתמשים גם במוצרים המקבילים לכך; עבור M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM, ו-FC באיור 1A |
| BBO Crystal | EKSMA אופטיקה-סוג | 1, θ = 23.2 מעלות; BBO באיור 1A | |
| BK7 עדשה פלנו-קעורה | OptSigma | SLB-25.4-50NIR2 | אורך מוקד: 50 מ"מ; ציפוי IR נגד השתקפות; L6 באיור 1A |
| BK7 עדשה פלנו-קמורה | OptSigma | SLB-25.4-150PIR2 | אורך מוקד: 150 מ"מ; ציפוי IR נגד השתקפות; L2, L3, L5 באיור 1A |
| BK7 עדשה פלנו-קמורה | OptSigma | SLB-25.4-100PIR2 | אורך מוקד: 100 מ"מ; ציפוי IR נגד השתקפות; L4 באיור 1A |
| BK7 עדשה פלנו-קמורה | OptSigma | SLB-25.4-200PIR2 | אורך מוקד: 200 מ"מ; ציפוי IR נגד השתקפות; L7 באיור 1A |
| מראה דיאלקטרית בפס רחב | OptSigma | TFMS-25.4C05-2/7 | M22-M25, M28, M29 באיור 1A |
| של מראה דיאלקטרית בפס רחב | (סרטים דקים מתקדמים) | - | M26, M27, M30-M32 באיור 1A |
| צלחת חצי גל בפס רחב | באיור 1A | ||
| מסנן זכוכית צבעוני | HOYA | IR85 | F1 באיור 1A |
| מסנן זכוכית צבעוני | HOYA | RM100 | F2 באיור 1A |
| מסנן זכוכית צבעוני | Schott | BG39 | F3 באיור 1A |
| מחשב | Dell | Vostro 200 Mini Tower | מערכת הפעלה: Windows XP |
| Cyclohexane | Kanto Kagaku | 07547-1B | בדרגת HPLC |
| Wavemetrics | Igor Pro 8 | ||
| מפצל קרן דיאלקטרי | LAYERTEC-השתקפות | : שידור = 2: 1; BS1 באיור 1A | |
| מפצל אלומה דיאלקטרי | LAYERTEC-השתקפות | : שידור = 1: 1; BS2, BS3 באיור 1A | |
| מראה דיאלקטרית | (סרטים דקים מתקדמים) | - | M1-M8 באיור 1A |
| אוסילוסקופ דיגיטלי | Tektronix | TDS3054B | 500 מגה-הרץ, 5 GS/s |
| צינור אלסטומר | - | - | איור 1E |
| Femtosecond Ti: מתנד ספיר | קוהרנטי | Vitesse 800-2 | אורך גל: 800 ננומטר, משך דופק: 100 fs, הספק ממוצע: 280 mW, קצב חזרה: 80 מגה-הרץ; כלול ב-Ti:S באיור 1A |
| Femtosecond Ti:sapphire Regenerative Amplifier | קוהרנטי | Legend-Elite-F-HE | אורך גל: 800 ננומטר, משך דופק: 100 fs, אנרגיית דופק: 3.5 mJ, קצב חזרה: 1 קילו-הרץ; כלול ב-Ti:S באיור 1A |
| מקטב סרט | OptSigma | SPFN-30C-26 | P1 באיור 1A |
| Glan-Taylor Prism | OptSigma | GYPB-10-10SN-3/7 | P2 באיור 1A |
| מראה זהב | OptSigma | TFG-25C05-10 | M9-M21 באיור 1A |
| צלחת חצי גל | OptSigma | WPQ-7800-2M | HWP1 באיור 1A |
| מפריד הרמוני | קוהרנטי | TOPAS-C HRs 410-540 ננומטר | HS באיור 1A |
| גלאי מערך InGaAs | Horiba | Symphony-IGA-512X1-50-1700-1LS | 512 ch, מקורר חנקן נוזלי |
| InGaAs PIN פוטודיודה | הממאצו פוטוניקה | G10899-01K | |
| IR צלחת חצי גל | באיור 1A | ||
| איריס | סורוגה סייקי | F74-3N | משתמשים גם במוצרים המקבילים לכך; I1-I17 באיור 1A |
| מחזיק עדשה | OptSigma | LHF-25.4S | משתמשים גם במוצרים שווי ערך לכך; עבור L1-L10 באיור 1A |
| משאבת הילוכים מגנטית | מיקרו-משאבה | 184-415 | |
| תושבת מראה | Siskiyou | IM100. מוצרי C2M6R | מקבילים לכך משמשים גם כן; עבור M1-M32 , BS1-BS3 , BBO, CM באיור 1A |
| כרטיס זרחן קרוב ל-IR | Thorlabs | VRC2 | |
| Nut | - | איור 1E, M4; נרכש מחנות עשה זאת בעצמך | |
| מסוק אופטי | פוקוס חדש | 3501 | OC באיור 1A |
| מגבר פרמטרי אופטי | קוהרנטי | OPerA-F | OPA1 באיור 1A |
| מגבר פרמטרי אופטי | קוהרנטי | TOPAS-C | OPA2 באיור 1A |
| מחזיק מקטב | OptSigma | PH-30-ARS | משתמשים גם במוצרים המקבילים לכך; עבור P1-P2 ו-HWP1-3 באיור 1A |
| שפופרת פוליפלואורואצטט | - | - | איור 1E |
| מחזיק עמוד | OptSigma | BRS-12-80 | משתמשים גם במוצרים שווי ערך לכך; עבור M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM, ו-FC באיור 1A |
| תא זרימת קוורץ | Tosoh Quartz | T-70-UV-2 | FC באיור 1A |
| עדשת קוורץ פלנו-קעורה | OptSigma | SLSQ-25-50N | אורך מוקד: 50 מ"מ; L8 באיור 1A |
| עדשת קוורץ פלנו-קמורה | OptSigma | SLSQ-25-100P | אורך מוקד: 100 מ"מ; L1, L9 באיור 1A |
| עדשת קוורץ פלנו-קמורה | OptSigma | SLSQ-25-220P | אורך מוקד: 220 מ"מ; L10 באיור 1A |
| אופטיקה של מזח צלחת ספיר | בעובי 3 מ"מ; SP באיור 1A | ||
| Si PIN Photodiode | Hamamatsu Photonics | S3883 | |
| ספקטרוגרף יחיד | Horiba Jobin Yvon | iHR320 | אורך מוקד: 32 ס"מ |
| מוט נירוסטה | Suruga Seiki | A41-100 | מוצרים המקבילים לכך משמשים גם כן; עבור M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM, ו-FC באיור 1A |
| מוט | נירוסטהNewport | J-SP-2 | איור 1E |
| Toluene | Kanto Kagaku | 40180-1B | HPLC כיתה |
| פלדה בצורת U | - | איור 1E; נרכש מחנות עשה זאת בעצמך | |
| מסנן צפיפות ניטרלית משתנה (עם מחזיק) | OptSigma | NDHN-100 | VND1 באיור 1A |
| מסנן צפיפות ניטרלית משתנה (עם מחזיק) | OptSigma | NDHN-U100 | VND2 באיור 1A |
| שפת תכנות חזותית | National Instruments LabVIEW | 2009 | תוכנת הבקרה במחקר זה מתוכנתת ב- LabVIEW 2009 |
| Volume-Grated Bandpass Filter | OptiGrate | BPF-1190 | BPF באיור 1A |
| β-קרוטן | Wako Pure Chemical Industries | 035-05531 |
מקורות
- Polívka, T., Herek, J. L., Zigmantas, D., Åkerlund, H. -E., Sundström, V. Direct Observation of the (Forbidden) S1 State in Carotenoids. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 96 (9), 4914-4917 (1999).
- Takaya, T., Iwata, K.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
