הפרדה מרחבית של קונפורמרים מולקולריים ואשכולות

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא להפריד מרחבית בין מינים שונים כגון קונפורמרים, צבירים או מצבים קוונטיים בשלב הגז, מה שמקל על ניסויים נוספים בדגימות אלה. זה מושג על ידי הפקת קרן מולקולרית על-קולית קרה סיבובית המכילה את המינים המעניינים. כצעד שני, יש להפריד את המינים השונים הקיימים בקרן מרחבית, מה שמושג באמצעות שדות חשמליים חזקים והומוגניים, המפרידים בין מינים על ידי מומנטי הדיפול האפקטיביים שלהם הנגרמים על ידי אפקט הסטאר.

לאחר מכן, ההתפלגות המרחבית של מינים נבדקת באמצעות יינון רב-פוטוני משופר בתהודה על מנת לזהות אזורים שבהם קיים רק מין אחד. מתקבלות תוצאות המראות את ההפרדה המרחבית של איזומרים CYS וטרנס של שלושה אתנול פלואורו, כמו גם את ההפרדה של אשכולות אינדו מים מאינדו טהור בהתבסס על תפוקת היינון המשופרת של תושב סלקטיבי מלא שנרשמה כפונקציה של מיקום מרחבי בקרן המולקולרית. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני טכניקות קיימות כמו hpo, פוקוס או צינור סחיפה לניידות ברזל, שהדפקטור החשמלי הרבה יותר קל ליישום וישים באופן כללי יותר.

ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על יישומים בהדמיית מסגרת מולקולרית כמו גם בניסויי עקיפה של אלקטרונים וקרני רנטגן, שכן אלה דורשים דגימות טהורות והומוגניות בשלב הגז, מוצגת כאן סכימה של מערך האלומה המולקולרית של שלב הגז והסיטה והיא מורכבת מהרכיבים הבאים. המרכיב הראשון הוא שסתום אוון לוי פועם המכיל את הדגימה המולקולרית. בניסויים המוצגים כאן, השסתום מופעל בקצב חזרה של 20 הרץ עם לחץ גיבוי הליום של כ-50 בר ומורחב לתא ואקום, מפונה לפחות מ-10 ל-6 ל-mbar.

רחפן קרן מולקולרית בקוטר שני מילימטר ממוקם 22 סנטימטרים במורד הזרם מהשסתום המצפה את הקורה המולקולרית ומוביל לתנאי שאיבה דיפרנציאליים בין השסתום הפועם לשאר מערכת הוואקום. מיד לאחר הרחפן, המולקולות נכנסות למכשיר הסטייה האלקטרוסטטית. זה מורכב ממוט ברדיוס של שלושה מילימטר ושוקת ברדיוס עקמומיות של 3.2 מילימטרים כל אחד באורך 24 סנטימטרים.

הפער האנכי בין האלקטרודות במרכז המכשיר הוא 2.3 מילימטרים. הפרש פוטנציאל בין אפס ל-26 קילו-וולט מוחל בין המוט לשוקת, ומייצר שדה חשמלי הומוגני חזק עם שיפוע שדה כמעט קבוע כפי שמצוין בכניסה מיד לאחר שמולקולות הסיט נכנסו לאזור האינטראקציה דרך רחפן שני המספק שלב שאיבה דיפרנציאלי נוסף. אזור האינטראקציה שפונה ללחצים של פחות מ-10 למיליבר התשיעי השלילי מכיל זמן טיסה סטנדרטי של ווילי מקלארן שהוקם מולקולות מיוננות על ידי פולסי לייזר ממוקדים במרכז אזור החילוץ בין אלקטרודות הדוחה והמחלץ.

יונים המיוצרים מואצים לעבר צלחת רב-ערוצית או גלאי MCP שבו נרשם ספקטרום מסה. פולסי לייזר נגזרים מלייזר צבע פועם בתדר כפול בתדר ניאודימיום YAG, המספק אורכי גל פלט אופייניים בסביבות 283 ננומטר לניסויי O סופיים, או 272 ננומטר לשלושת ניסויי הפלואורו פנול ואנרגיות פולס של כמה מיליג'אול. משכי הפולסים הם בסדר גודל של 10 ננו-שניות והפולסים ממוקדים עם עדשת אורך המוקד של 750 מילימטר לגודל נקודה של כ-100 מיקרון באזור האינטראקציה.

רצף התזמון נשלט על ידי מחולל עיכוב דיגיטלי המספק את השעון הראשי. זה מפעיל את לייזר הניאו DMAC, שסתום הדופק וכרטיס הדיגיטייזר המשמש להקלטת ספקטרום מסה. כרטיס הדיגיטייזר מופעל במקביל למתג רמז הלייזר.

צפיפות אלומה מולקולרית מופקת משערי מסה מתאימים בזמן המתועד של ספקטרום הטיסה. ראשית הניחו כמה טיפות של שלוש פלואורו פנול על פיסת נייר פילטר קטנה, ולאחר מכן טענו את מאגר הדגימה של השסתום הפועם עם הדגימה הכימית, לייצר את ההתפשטות העל-קולית באמצעות טוהר גבוה וגז גיבוי בלחץ גבוה, להתאים את הטמפרטורה של מאגר הדגימה בתוך השסתום כך שהלחץ החלקי של הדגימה יהיה כ-10 מיליבר. כדי לאפיין את האלומה המולקולרית המיוצרת, הגדר את לייזר היינון לאורך גל ידוע ליינון רב פוטוני משופר בתהודה של קונפורמטור מסוים של הדגימה לרשום פרופיל זמני של דופק הקרן המולקולרית על ידי ניטור תפוקת יוני האב הכוללת בגלאי MCP כפונקציה של עיכוב לייזר שסתום.

פרופיל זמני טיפוסי עם הסיט האלקטרוסטטי כבוי מוצג כאן עבור שני גזים נשאים שונים המשתמשים בהליום. רוחב זמני של כ-12 מיקרו-שניות רוחב מלא בחצי מקסימום נצפה אופייני להתרחבות משסתום היטל אוון בתנאי הפעלה אלה. לשם השוואה, מוצג גם פרופיל זמני של קרן יושבת ניאון.

לאחר מכן, תקן את עיכוב הלייזר של השסתום במצב העוצמה המקסימלית עבור כל המדידות הבאות. רשום פרופיל מרחבי רוחבי של הקרן המולקולרית, תוך הזזת עדשת המיקוד בניצב לכיוון התפשטות הלייזר כך שהפוקוס נע בכיוון Y ביחס לקרן המולקולרית. לאחר מכן חזור על הפרופיל הזמני והמרחבי עבור כל הקונפורמרים המעניינים את האלומה.

לבסוף, הפעל את אספקת המתח הגבוה לסטיה ורשום פרופילים מרחביים עבור כל האיזומרים, אותם יש להסיט כעת. על פי יחס מומנט התורן לדיפול, שלושה קונפורמרים של פלואורו אתנול הופרדו בקרן מולקולרית מההתפשטות העל-קולית של 50 בר הליום. השיבוצים הראו את המבנים המולקולריים של שני הקונפורמרים.

המינים הבודדים נבדקו על ידי תהודה יינון רב-פוטונית מוגברת בתהודה ייחודית אחרת סביב 272 ננומטר. המין הטרנסי מפגין אפקט בוטה גדול משמעותית מאשר הקונפורמר של ציס. זה מוביל למומנט דיפול גדול ואפקטיבי יותר, הניתן על ידי השיפוע השלילי של האנרגיות הבוטות.

כתוצאה מכך, קונפורמטור הטרנסקון חווה סטייה גדולה יותר בעקבות המעבר דרך הסיט ומופרד מרחבית מקונפורמטור הציסטה ומגז הנשא של הקורה. ההתפלגות המרחבית של הקרן המולקולרית מנוטרת על ידי תרגום של לייזר היינון הרב-פוטוני המשופר בתהודה ביחס לכיוון האלומה המולקולרית והפרופילים המרחביים מוצגים כאן. פרופילים ללא שדה מוצגים על ידי המג'נטה עבור cys וציאן עבור עקומות טרנס.

אלה מניבים רוחב מרחבי של הקרן המולקולרית של כשני מילימטרים ומראים שללא הסטה, שני המינים מעורבבים בתוך הקורה. הפעלת מתח סטייה של 14 קילו-וולט מובילה להפרדה מרחבית של הקונפורמרים ההפרדה גדלה כאשר מופעלים מתחים גבוהים יותר, כגון 28 קילו-וולט כפי שמוצג מימין בנוכחות שדה סטיה. קונפורמטור הטרנסקון עובר סטייה גדולה משמעותית מהקונפורמטור של ציס וניתן להפריד אותו ביעילות מהמינים האחרים הקיימים בקורה, כך שבמיקום של y שווה לשלושה מילימטרים, נוצרת דגימת טרנס טהורה וניתן להשתמש בה לניסויים נוספים.

להכנת אלומות של אשכולות מולקולריים, כגון מי אינדו, קוקס אחד מרחיב את האינדו ומים משסתום הקרן המולקולרית. זה יוצר תערובת של מינים, כולל המונומרים המתאימים כמו גם אשכולות של הרכבים שונים. כאן אנו מדגימים את היצירה של דגימה טהורה של האינדו האחד.

דימר מים אחד. פרופילים מרחביים לקרן מולקולרית של אינדו. Co מורחב בנוכחות מים מוצג כאן.

זיהוי פרופילים אלה באמצעות יינון רב פוטוני משופר בתהודה הוא סלקטיבי לחלוטין עבור מי הודו אינדו ומי אינדו. שני פרופילים המוצגים כאן תועדו עם הפרש פוטנציאל של 26 קילו-וולט בין המוט לאלקטרודה השוקת. הקווים מציינים ערכים מדומים.

פרטים על שיטות סימולציה נומרית ניתן למצוא בספרות. לשם השוואה, פרופיל מרחבי נטול שדה או הסטה מוצג על ידי העקומה השחורה כצפוי, צביר אחד לאחד של אינדו ומים חווה את הסטייה הגדולה ביותר, ובמיקום של y שווה לשניים עד שלושה מילימטרים של אלומה טהורה של מי אינדו. אחד נוצר כדי להדגיש את השפעת המסיט על פרופיל האלומה המולקולרית המרחבית, הכניסה מציגה את צפיפות האלומה המולקולרית של מי אינדו, אחת, כפונקציה של הפרש הפוטנציאל המופעל על פני הסיט.

זה מצביע על כך שככל שעוצמת השדה גדלה, החלק הקר ביותר של האלומה המולקולרית חווה סטייה הולכת וגוברת, בעוד שהמרכיבים החמים יותר חווים הפרדה מרחבית קטנה משמעותית וצפיפות מסוימת נשארת במיקום המקורי. זה מדגיש גם את הבחירה של החלק הקר ביותר של האלומה המולקולרית. בצע הליך זה.

ניתן לאשר באופן משמעותי שיטות אחרות כמו הדמיה ויישור של מסגרת מולקולרית על ידי מתן אפשרות חילוץ של נתוני מסגרת מולקולרית מדגימות נבחרות של מצב. ואל תשכח שעבודה עם לייזרים היא מסוכנת ביותר, ולכן תמיד יש לנקוט באמצעי מניעה כגון הרכבת משקפיים מונעים.