Name: מדידה של מרביים הרטט Coherences ב Polyatomic רדיקלית קטיונים עם יינון אנווריאנטים חזק-שדה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 22 s
Description: חקור דינמיקה אולטרה-מהירה בקטיונים רדיקליים פוליאטומיים באמצעות לייזר פמטו-שנייה. השיטה מאפשרת הכנת קטיונים במצב אלקטרוני יסוד לשיפור רזולוציית תנועות ויברציוניות קוהרנטיות.

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

עבודה זו נתמכה על ידי המשרד מחקר צבא ארה ב דרך חוזה W911NF-18-1-0051.

<ol><li>Letokhov, V. S. <a target="_blank" href="https://eric.ed.gov/?id=EJ161051">Photophysics and Photochemistry.</a> Physics Today. 30 (5), 23-32 (1977).</li>
<li>Bloembergen, N., Yablonovitch, E. <a target="_blank" href="http://optoelectronics.eecs.berkeley.edu/ey1978pt.pdf">Infrared laser induced unimolecular reactions.</a> Physics Today. 31 (5), 23-30 (1978).</li>
<li>Zewail, A. H. <a target="_blank" href="http://physicstoday.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2913821">Laser selective chemistry-is it possible?</a> Physics Today. 33 (11), 25-33 (1980).</li>
<li>Brif, C., Chakrabarti, R. L., Rabitz, H. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/0912.5121">Control of quantum phenomena: past, present and future.</a> New Journal of Physics. 12, 075008(2010).</li>
<li>Bloembergen, N., Zewail, A. H. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/j150667a004">Energy redistribution and the question of mode selective laser chemistry revisited.</a> The Journal of Physical Chemistry. 88 (23), 5459-5465 (1984).</li>
<li>Rosker, M. J., Dantus, M., Zewail, A. H. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.455427">Femtosecond real-time probing of reactions. I. The technique.</a> The Journal of Chemical Physics. 89 (10), 6113-6127 (1988).</li>
<li>Zewail, A. H. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp960658s">Femtochemistry: Recent progress in studies of dynamics and control of reaction and their transition states.</a> The Journal of Physical Chemistry. 100 (31), 12701-12724 (1996).</li>
<li>Warren, W. S., Rabitz, H., Dahleh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coherent+Control+of+Quantum+Dynamics%3A+The+Dream+Is+Alive%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Coherent Control of Quantum Dynamics: The Dream Is Alive.</a> Science. 259 (5101), 1581-1589 (2003).</li>
<li>Kosma, K., Trushin, S. A., Fuß, W., Schmid, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclohexadiene+ring+opening+observed+with+13+fs+resolution%3A+coherent+oscillations+confirm+the+reaction+path%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Cyclohexadiene ring opening observed with 13 fs resolution: coherent oscillations confirm the reaction path.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 11 (1), 172-181 (2009).</li>
<li>De, S., Magrakvelidze, M., Bocharova, I. A., Ray, D., Cao, W., Znakovskaya, I., Li, H., Wang, Z., Laurent, G., Thumm, U., Kling, M. F., Litvinyuk, I. V., Ben-Itzhak, I., Cocke, C. L. <a target="_blank" href="https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.84.043410">Following dynamic nuclear wave packets in N, O and CO with few-cycle infrared pulses.</a> Physical Review A. 84 (4), 043410(2011).</li>
<li>Bryan, W. A., McKenna, J., English, E. M. L., Wood, J., Calvert, C. R., Torres, R., Murphy, D. S., Turcu, I. C. E., Collier, J. L., McCann, J. F., Williams, I. D., Newell, W. R. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/0711.0953">Isolated vibrational wavepackets in D: Defining superposition condition and wavepacket distinguishability.</a> Physical Review A. 76 (5), 053402(2007).</li>
<li>Calvert, C., Bryan, W., Newell, W., Williams, I. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370157309002889">Time resolved studies of ultrafast wavepacket dynamics in hydrogen molecules.</a> Physics Reports. 491 (1), 1-28 (2010).</li>
<li>Kelkensberg, F., Lefebvre, C., Siu, W., Ghafur, O., Nguyen-Dang, T. T., Atabek, O., Keller, A., Serov, V., Johnsson, P., Swoboda, M., Remetter, T., L'Huillier, A., Zherebtsov, S., Sansone, G., Benedetti, E., Ferrari, F., Nisoli, M., Lépine, F., Kling, M. F., Vrakking, M. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+dissociative+ionization+and+wave-packet+dynamics+studied+using+two-color+XUV+and+IR+pump-probe+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Molecular dissociative ionization and wave-packet dynamics studied using two-color XUV and IR pump-probe spectroscopy.</a> Physical Review Letters. 103 (12), 123005(2009).</li>
<li>Erattupuzha, S., Larimian, S., Baltuska, A., Xie, X., Kitzler, M. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4939638">Two-pulse control over double ionization pathways in CO.</a> The Journal of Chemical Physics. 144 (2), 024306(2016).</li>
<li>Rudenko, A., Makhija, V., Vajdi, A., Ergler, T., Schurholz, M., Kushawaha, R. K., Ullrich, J., Moshammer, R., Kumarappan, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+field-induced+wave+packet+dynamics+in+carbon+dioxide+molecule%5BTitle%5D)+AND+%22Faraday+Discussions%22%5BJournal%5D)">Strong field-induced wave packet dynamics in carbon dioxide molecule.</a> Faraday Discussions. 194, 463-478 (2016).</li>
<li>Pearson, J. B., Nichols, S. R., Weinacht, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+fragmentation+driven+by+ultrafast+dynamic+ionic+resonances%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Molecular fragmentation driven by ultrafast dynamic ionic resonances.</a> The Journal of Chemical Physics. 127 (13), 131101(2007).</li>
<li>Bohinski, T., Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Romanov, D. A., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strong+field+adiabatic+ionization+prepares+a+launch+state+for+coherent+control%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+Letters%22%5BJournal%5D)">Strong field adiabatic ionization prepares a launch state for coherent control.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 5 (24), 4305-4309 (2014).</li>
<li>Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Bohinski, T., Romanov, D. A., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-4075/48/16/164002">Controlling the dissociation dynamics of acetophenone radical cation through excitation of ground and excited state wavepacket.</a> The Journal of Physics B: Atomic, Molecular, and Optical Physics. 48 (16), 164002(2015).</li>
<li>Ampadu Boateng, D., Gutsev, G. L., Jena, P., Tibbetts, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+coherent+vibrational+dynamics+dynamics+in+dimethyl+methylphosphonate+radical+cation%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Ultrafast coherent vibrational dynamics dynamics in dimethyl methylphosphonate radical cation.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 20 (7), 4636-4640 (2018).</li>
<li>Ampadu Boateng, D., Gutsev, G. L., Jena, P., Tibbetts, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissociation+dynamics+of+3-+and+4-nitrotoluene+radical+cations%3A+Coherently+driven+C-NO+bond+homolysis%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Dissociation dynamics of 3- and 4-nitrotoluene radical cations: Coherently driven C-NO bond homolysis.</a> The Journal of Chemical Physics. 148 (13), 134305(2018).</li>
<li>Markevitch, A. N., Romanov, D. A., Smith, S. M., Schlegel, H. B., Ivanov, M. Y., Levis, R. J. <a target="_blank" href="https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.69.013401">Sequential non adiabatic excitation of large molecules and ions driven by strong laser fields.</a> Physical Review A. 69 (1), 013401(2004).</li>
<li>Lezius, M., Blanchet, M., Rayner, D. M., Villeneuve, D. M., Stolow, A., Ivanov, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonadiabatic+multielectron+dynamics+in+strong+field+molecular+ionization%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Nonadiabatic multielectron dynamics in strong field molecular ionization.</a> Physical Review Letters. 86 (1), 51(2001).</li>
<li>Lezius, M., Blanchet, V., Ivanov, M. Y., Stolow, A. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1487823">Polyatomic molecules in strong laser fields: Nonadiabatic multielectron dynamics.</a> The Journal of Chemical Physics. 117 (4), 1575(2002).</li>
<li>Bohinski, T., Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Romanov, D., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+an+electronic+resonance+in+a+ground-state%2C+gas-phase+acetophenone+cation+via+strong-field+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+Letters%22%5BJournal%5D)">Measurement of an electronic resonance in a ground-state, gas-phase acetophenone cation via strong-field mass spectrometry.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 4 (10), 1587-1591 (2013).</li>
<li>Bohinski, T., Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Romanov, D., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+ionic+resonances+in+alkyl+phenyl+ketone+cations+via+infrared+strong+field+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">Measurement of ionic resonances in alkyl phenyl ketone cations via infrared strong field mass spectrometry.</a> The Journal of Physical Chemistry A. 117 (47), 12374-12381 (2013).</li>
<li>Wiley, W. C., McLaren, I. H. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1715212">Time-of-Flight Mass Spectrometer with Improved Resolution.</a> Review of Scientific Instruments. 26, 1150-1156 (1955).</li>
<li>Gutsev, G. L., Ampadu Boateng, D., Jena, P., Tibbetts, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Theoretical+and+Mass+Spectrometry+Study+of+Dimethyl+Methylphosphonate%3A+New+Isomers+and+Cation+Decay+Channels+in+a+Femtosecond+Laser+Field%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+A+%22%5BJournal%5D)">A Theoretical and Mass Spectrometry Study of Dimethyl Methylphosphonate: New Isomers and Cation Decay Channels in a Femtosecond Laser Field.</a> The Journal of Physical Chemistry A . 121 (44), 8414-8424 (2017).</li>
<li>Hankin, S. M., Villeneuve, D. M., Corkum, P. B., Rayner, D. M. <a target="_blank" href="https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.64.013405">Intense-field laser ionization rates in atoms and molecules.</a> Physical Review A. 64 (1), 013405(2001).</li>
<li>Amitay, Z., Zajfman, D. <a target="_blank" href="https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1147950">A new type of multiparticle three-dimensional imaging detector with subnanosecond time resolution.</a> Review of Scientific Instruments. 68 (3), 1387-1392 (1997).</li>
<li>Trebino, R., Kane, D. J. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?uri=josaa-10-5-1101">Using phase retrieval to measure the intensity and phase of ultrashort pulses: frequency-resolved optical gating.</a> Journal of the Optical Society of America A. 10 (5), 1101(1993).</li>
<li>DeLong, K. W., Trebino, R., Hunter, J., White, W. E. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?uri=josab-11-11-2206">Frequency-resolved optical gating with the use of second harmonic generation.</a> Journal of the Optical Society of America B. 11 (11), 2206(1994).</li>
<li>Trebino, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTrebino%2C+R+%22Frequency+Resolved+Optical+Gating%22">Frequency Resolved Optical Gating</a>. , Kluwer Academy Publishers. Boston. (2000).</li>
<li>Ruff, J. A., Siegman, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-pulse+laser+beam+quality+measurements+using+a+CCD+camera+system%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Single-pulse laser beam quality measurements using a CCD camera system.</a> Optics Letters. 31 (24), 4907-4909 (1992).</li>
<li>Trushin, S. A., Kosma, K., Fuß, W., Schmid, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sub-10-fs+supercontinuum+radiation+generated+by+filamentation+of+few-cycle+800+nm+pulses+in+argon%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Sub-10-fs supercontinuum radiation generated by filamentation of few-cycle 800 nm pulses in argon.</a> Optics Letters. 32 (16), 2432-2434 (2007).</li>
<li>Fuß, W., Schmid, W. E., Pushpa, K. K., Trushin, S. A., Yatsuhashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+relaxation+and+coherent+oscillations+in+aminobenzonitriles+in+the+gas+phase+probed+by+intense-field+ionization%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Chemistry+Chemical+Physics+%22%5BJournal%5D)">Ultrafast relaxation and coherent oscillations in aminobenzonitriles in the gas phase probed by intense-field ionization.</a> Physical Chemistry Chemical Physics . 9 (10), 1151-1169 (2007).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

פרוטוקול זה מאפשר לנו לפתור מרביים הרטט דינאמיקה של קטיונים הרדיקלי polyatomic דרך הכנה סלקטיבי של היונים במדינה אלקטרונית של הקרקע. בעוד ההליך יינון חזק-שדה רגיל באמצעות 800 nm ניתן להכין coherences הרטט של מצב הקרקע-אלקטרונית קטיונים הרדיקלית של השורה הראשונה diatomics10,11,12,13 ו CO 2 14 , 15, אוכלוסיית מרובה עמודים יוניי...

מאז המצאת הלייזר בשנת 1960, מטרת באופן סלקטיבי שבירת קשרים כימיים בתוך מולקולות הוא חלום ארוכת שנים של כימאים, פיזיקאים. היכולת לכוון את שניהם לייזר תדירות והיה בעוצמה האמין כדי לאפשר המחשוף ישירה של קשר היעד דרך ספיגת אנרגיה סלקטיבי תדירות הרטט המשויך1,2,3,4 . אולם, הניסויים הראשונים מצאו כי התפלגות הרטט הפצה מחדש של האנרגיה נספג לאורך המולקולה לעיתים קרובות גרמו המחשוף לא בררניים של4,בונד החלשה5. זה לא היה עד התפתחות הפמטו-שנייה פעמו לייזרים, בטכניקה המשאבה-בדיקה6 בסוף שנות השמונים ישירה מניפולציה של מצבים קוהרנטיים הרטט, או "גל מנות", מופעלת שליטה מוצלחת על המחשוף בונד ועוד מטרות6,7,8. משאבה-בדיקה מדידות, שבה הדופק "משאבה" מכינה של עירור או יון שמגורה לאחר מכן דופק השהיית זמן "בדיקה", להישאר אחת מהטכניקות הנפוצה ביותר ללימוד תהליכים מרביים מולקולות9, 10,11,12,13,14,15,16,17,18, 19,20.
מגבלה משמעותית כדי ללמוד על דיסוציאציה מרביים הדינמיקה של קטיונים הרדיקלי polyatomic באמצעות משאבת-בדיקה עירור מצמידים לאיתור המונית spectrometric נובע nonselective פיצול של מולקולת המטרה על ידי המשאבה ionizing דופק על אורך הגל Ti:Sapphire של 800 nm21,22,23. פיצול עודף זה נובעת יינון multiphoton nonadiabatic, יכול להיות חמאני הסטה הגל עירור לתוך-סגול (למשל., 1200-1500 ננומטר)22,23,24, 25. באורכי גל אלה ארוכים, התרומה של אלקטרון אנווריאנטים מינהור גדל ביחס עירור multiphoton22,תהליך יינון23. מינהור אנווריאנטים מאציל מעט עודף אנרגיה מולקולה וטפסים מצב הקרקע בעיקר "קר" יונים מולקולרית19,22,23. העבודות הקודמות שלנו הוכיח כי השימוש של עירור אינפרא אדום משפר באופן משמעותי את הכנת excitations הרטט קוהרנטי, או "גל מנות", ב- polyatomic קטיונים קיצוני לעומת 800 nm עירור19, 20. העבודה הזאת ימחיש את ההבדל בין שדה חזק יינון נשלט על ידי תרומות multiphoton, מנהור עם משאבה-בדיקה מדידות המתבצעות על לוחמה כימית סוכן simulant דימתיל מתילפוספונט (DMMP) באמצעות 1500 ננומטר ו-800 ננומטר משאבת אורכי גל.
בניסויים שלנו-משאבת-בדיקה, זוג פעימות לייזר ultrashort היא השהיית זמן, משולבות מחדש של, ממוקד לתוך ספקטרומטר מסה זמן-של-טיסה, כפי שמוצג בתוכנית ההתקנה שלנו באיור1. ניסויים אלה דורשים מגבר משובי Ti:Sapphire בהפקת > 2 mJ, 800 nm, 30 fs פולסים. פלט מגבר מפוצל במפצל קרן 90:10 (% r: %T), שם רוב האנרגיה משמש כדי לשאוב מגבר אופטי פרמטרית (אופה) לדור של 1200-1600 nm, 100-300 µJ, 20-30 fs פולסים. הקוטר של קרן IR משאבת מורחב עד 22 מ"מ וקוטר קרן 800 nm בדיקה ממוקדת כלפי מטה 5.5 מ מ, cored באמצעות קשתית העין. אלה collimations לגרום התמקדות קרן משאבה הקטנה משמעותית קרן למותניים (9 מיקרומטר) מאשר קרן בדיקה (30 מיקרומטר), ובכך מבטיחה כי כל יונים נוצר במהלך הדופק משאבת ionizing מתרגשות את דופק השהיית זמן בדיקה. תצורה זו משמשת כי מטרת הניסויים שלנו היא לחקור את הדינמיקה של יון מולקולרית האב, אשר עלול להיווצר בכלל בעוצמות נמוכות ליד הקצוות של הקורה ממוקד. נציין כי אם הדינמיקה של מינים יוניים. נרגש מאוד יותר עניין, ואז הקוטר קרן בדיקה יש לעשות קטן יותר מזה של המשאבה.
הפולסים משאבת, בדיקה להפיץ collinearly, ממוקד לאזור החילוץ של ווילי-מקלארן זמן-של-טיסה ספקטרומטר מסה (תוף-MS)26 (איור 2). דגימות מולקולרית ממוקם בקבוקון צמוד לים, נפתח לואקום. תוכנית התקנה זו מחייב המולקולה תחת חקירה של לחץ אדים שאינו אפס; עבור מולקולות עם לחץ אדים נמוכה, הבקבוקון עשוי להיות מחומם. הזרימה של מדגם גזי אל החדר נשלטת על ידי שני שסתומים משתנה הדליפה. המדגם נכנס לתא דרך "1/16" פלדת אל-חלד שפופרת כ 1 ס מ מן המוקד לייזר (איור 2) על מנת לספק ריכוז גבוה באופן מקומי של מולקולת המטרה אזור החילוץ27. הצלחת החילוץ יש חתך 0.5 מ מ מונחה אורתוגונלית אל שבילי הפצת ויון לייזר. מכיוון שטווח ריילי של הקורה המשאבה הוא בערך 2 מ מ, שסע זה משמש מסנן, ומאפשר רק יונים שהופקו מאמצעי האחסון מוקד מרכזי איפה העוצמה הגבוהה ביותר לעבור הצלחת החילוץ28. היונים הזן צינור ללא שדה סחיפה 1 מ' כדי להגיע את Z-gap מיקרו ערוץ צלחת (MCP) גלאי29, בהם הם זוהו, הקליט עם אוסצילוסקופ דיגיטלי 1 ג'יגה-הרץ בקצב החזרה קילוהרץ 1 של לייזרים Ti:Sapphire מסחרי טיפוסי.

<table><tbody><tr><td><רכיבי ספקטרומטר מסה חזקים></חזקים></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>TOF ערימת עדשות ומכלול צינור טיסה</td><td>Jordan TOF Products, Inc.</td><td>C-677</td><td></td></tr><tr><td>18 מ"מ מכלול גלאי Z-gap</td><td>Jordan TOF Products, Inc.</td><td>C-701Z</td><td></td></tr><tr><td>TOF ספק כוח במתח גבוה</td><td>Jordan TOF Products, Inc.</td><td>D-603</td><td></td></tr><tr><td><חזק>רכיבי מערכת ואקום</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>משאבת גיבוי שבשבת סיבובית</td><td>Edwards Vacuum LLC</td><td>RV12</td><td></td></tr><tr><td>משאבות טורבו-מולקולריות (2)</td><td>Edwards Vacuum LLC</td><td>EXT255H</td><td></td></tr><tr><td>בקרי משאבה טורבו-מולקולריים (2)</td><td>Edwards Vacuum LLC</td><td>EXC300</td><td></td></tr><tr><td>מד לחץ</td><td>Edwards Vacuum LLC</td><td>AIGX-S-DN40CF</td><td></td></tr><tr><td>צ'ילר לקירור מים</td> מערכת לייזר <td>Neslab</td><td>CFT-25</td><td></td></tr><tr><td>Femtosecond</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ti: מגבר רגנרטיבי ספיר</td><td>Coherent, Inc.</td><td></td><td>מתנד ומגבר אסטרלה במערכת משולבת אחת</td></tr><tr><td>מגבר פרמטרי אופטי (OPA)</td> <td>המרת אור</td><td>TOPAS Prime</td><td></td></tr><tr><td>בקרת תנועה</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ממונע שלב תרגום ליניארי 1 אינץ' נסיעה</td><td>בקר Thorlabs</td><td>Z825B</td><td></td></tr><tr><td>לשלב תרגום ליניארי</td><td>Thorlabs</td><td>KDC 101</td><td></td></tr><tr><td>רכזת בקר USB וספק כוח</td><td>Thorlabs</td><td>KCH 601</td><td></td></tr><tr><td>שלב תרגום ליניארי ידני 1 אינץ' נסיעה</td><td>Thorlabs</td><td>PT1</td><td></td></tr><tr><td><חזק>גלאים </חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>מד אנרגיית לייזר פירואלקטרי</td><td>Coherent, Inc.</td><td></td><td></td>1168337</tr><tr><td>מד כוח לייזר תרמי</td><td>קוהרנטי, בע"</td>מ<td>5356E16R</td><td></td></tr><tr><td>גלאי מוטה Si 200-1100 ננומטר</td><td>Thorlabs</td><td>DET10A</td><td></td></tr><tr><td>קומפקטי USB CMOS מצלמה</td><td>Thorlabs</td><td>DCC1545M</td><td></td></tr><tr><td>ספקטרומטר USB</td><td>אופטיקה אוקיינוס</td><td>HR4000</td><td></td></tr><tr><td>1 GHz אוסילוסקופ דיגיטלי&nbsp;</td><td>LeCroy</td><td>WaveRunner 610Zi</td><td></td></tr> <tr><td><חזק>אופטיקה</חזקה></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>סוג 1 BBO קריסטל</td><td>Crylight Photonics</td><td>BBO007</td><td>צמצם ועובי עשויים להיות מותאמים אישית</td></tr><tr><td>צלחת חצי גל אכרומטית, 1100-2000 ננומטר</td><td>Thorlabs</td><td>AHWP05M-1600</td><td></td></tr><tr><td>וולסטון פריזמה מקטב</td><td>Thorlabs</td><td>WPM10</td><td></td></tr><tr><td>חלול רטרו-רפלקטור</td><td>PLX, בע"מ</td><td>OW-20-1C</td><td></td></tr><tr><td>מסנן צפיפות ניטרלית משתנה</td><td>Thorlabs</td><td>NDC-100C-2</td><td></td></tr><tr><td>Longpass dichroic מראה בקוטר 2 אינץ'</td><td>Thorlabs</td><td>DMLP950L</td><td></td></tr><tr><td><חזק>תוכנה</חזקה></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>מצלמה דיגיטלית תוכנת תמונה</td><td>Thorlabs</td><td>ThorCam</td><td></td></tr><tr><td>Instrument ממשק תקשורת</td><td>לאומי מכשירים</td><td>NI-MAX</td><td></td></tr><tr><td>סביבת פיתוח גרפי לתוכניות מדידה</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW</td><td></td></tr><tr><td>תוכנת עיבוד נתונים</td><td>Mathworks</td><td>MATLAB</td><td></td></tr></tbody></table>

מדידה של מרביים הרטט coherences ב polyatomic רדיקלית קטיונים עם יינון אנווריאנטים חזק-שדה

Measurement of Ultrafast Vibrational Coherences in Polyatomic Radical Cations with Strong-Field Adiabatic Ionization

אנו מציגים לפעולת משאבת-בדיקה להכנה הרטט coherences ב polyatomic קטיונים הרדיקלית של חיטוט שלהם דינמיקה מרביים. ידי הסטה אורך הגל של דופק חזק-שדה משאבת ionizing של ה-800 נפוץ nm לתוך-סגול (1200-1600 ננומטר), התרומה של אלקטרון אנווריאנטים מינהור את תהליך יינון מגביר ביחס multiphoton הקליטה. יינון אנווריאנטים תוצאות האוכלוסייה הדומיננטית של מצב הקרקע אלקטרונית יונים על הסרת אלקטרון, המכין ביעילות קוהרנטי הרטט מדינה ("חבילת גלים") נוטה עירור עוקבות. בניסויים שלנו, הדינמיקה הרטט קוהרנטי הם שנבדק עם דופק חלש-שדה 800 nm ו התשואות תלויי-זמן של דיסוציאציה מוצרים נמדד הזמן-של-טיסה ספקטרומטר מסה. אנו מציגים את המידות מולקולה דימתיל מתילפוספונט (DMMP) כדי להמחיש כיצד באמצעות 1500 ננומטר פולסים עבור עירור משפר את משרעת התנודות קוהרנטי יון תשואות לפי פקטור של 10 לעומת 800 פולסים ננומטר. ניתן ליישם פרוטוקול זה כיוונונים קיימים משאבת-בדיקה באמצעות מגבר פרמטרית אופטי (אופה) עבור אורך גל המרה.

התוצאות המתקבלות עבור מולקולת DMMP21 מוצגים. איור 3 מראה DMMP ספקטרום המונית לקחת באפס זמן השהיה עם עוצמות שיא המשאבה 1500 ננומטר וקטניות 800 nm בדיקה להיות 8 x 1013 ו- 8 x 10 W12 ס מ-2, בהתאמה. לעיון, מוצג גם הקשת המונית לקחת רק את הדופק המשאבה. הספקטרום הם יריות לייזר מעל 10,000 בממוצע (כולל רכישת זמן 12 s). העלייה ברמת יון אותות המסומנים * בולטת כאשר החפיפה המרחבי בין קורות משאבת, המכשיר אופטימיזציה ...

אנו מציגים פרוטוקול דורשים בדיקה מרביים הרטט coherences ב polyatomic קטיונים רדיקלי כי התוצאה דיסוציאציה מולקולרית.

מדידה של מרביים הרטט Coherences ב Polyatomic רדיקלית קטיונים עם יינון אנווריאנטים חזק-שדה

We present a pump-probe method for preparing vibrational coherences in polyatomic radical cations and probing their ultrafast dynamics. By shifting the ...

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח לגבי הדינמיקה המהירה במיוחד של קטיונים רדיקליים פוליאטומיים, כגון האם תנועות רטט קוהרנטיות נרגשות וכיצד אקסוטציה קוהרנטית מניעה אסוציאציה של קשר. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן להכין קטיונים רדיקליים פוליאטומיים במצב אלקטרוני קרקעי, מה שמשפר משמעותית את היכולת לפתור תנועות רטט קוהרנטיות. בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו בהגדרת שני נתיבי אלומה עצמאיים עם שם נתיב זהה כדי להבטיח ששתי הקורות יתפשטו בדיוק במקביל או במקביל בעת הצורך.ראשית, הפעל את לייזר הפמטו-שנייה והמתן כ-30 דקות עד שהוא יתייצב. מקם מפצל קרן 90/10 לאחר פלט הלייזר כדי ליצור שני העתקים, שישמשו לבניית קווי קרן המשאבה והבדיקה. בדוק את עוצמת הלייזר לפני מפצל האלומה ואת עוצמת הקרן המשודרת כדי לוודא שכ-10% מההספק מועבר.כוון את הקרן המשתקפת לתוך המגבר הפרמטרי האופטי. לאחר מכן, בצע אופטימיזציה של הספק המוצא באמצעות ההליכים במדריך. לאחר מכן, הגדר את תוכנת המגבר הפרמטרי האופטי לבחירת אורך הגל הרצוי.כוון את אלומת הפלט מהמגבר הפרמטרי האופטי דרך צלחת חצי הגל והמקטב. חסום את הקרן המקוטבת P וכוון את הקרן המקוטבת S למראות הקעורות והקמורות כדי להרחיב את קוטר הקרן בפקטור של חמישה. לאחר מכן, כוון את הקרן המורחבת למראה הדיכרואית.כדי להכין את הנתיב האופטי של הגשושית, כוון את האלומה שעוברת דרך מפצל האלומה 90/10 למראות הקמורות והקעורות כדי להקטין את קוטרו בפקטור של שניים. כוון את האלומה הקולימית למטה לרטרורפלקטור חלול המותקן על שלב עיכוב ליניארי ממונע. כוונן את כפתורי ההרכבה של שתי המראות השטוחות לפני רפלקטור הרטרו כדי להבטיח שמיקום האלומה לאחר הרטרורפלקטור לא ישתנה כאשר ה-tagהזזת ה-stagלאורך טווח הנסיעה המלא שלו.לאחר מכן, הכנס מסנן צפיפות ניטרלית מתכוונן לאחר שלב ההשהיה כדי להחליש את עוצמת דופק הבדיקה, הכנס קשתית לאחר מסנן הצפיפות הנייטרלית כדי להתאים את קוטר האלומה, וכוון את הקרן למראה הדיכרואית. כעת, הכנס גביש בטא-בריום בוראט בקוטר 15 מילימטר אחרי המראה הדיכרואית כדי להכפיל את אורכי הגל של שתי הקורות, ובכך להפוך אותן לגלויות. כוונן את יישור אלומת הבדיקה של קצה המשאבה באמצעות תושבות המראה לפני המראה הדיכרואית כך שהקורות יתפשטו בהתנגשות דרך תא ה-TOFMS והחוצה מהצד השני.לאחר מכן, הנח גלאי דיו צילום מהיר כמה סנטימטרים מול כניסת החלון לתא ה-TOFMS בנתיב קורות הבדיקה של קצה המשאבה. חבר את כבל הגלאי לאוסילוסקופ דיגיטלי ואתר באופן עצמאי את האותות של פעימות בדיקת קצה המשאבה. כוונן את המיקום של שלב ההשהיה הממונע בקו הבדיקה כך שאותות בדיקת קצה המשאבה באוסילוסקופ חופפים זמנית.אם אות אחד נמצא באופן עקבי לפני השני באוסילוסקופ, הזז את התושבות המחזיקות את שלב ההשהיה הממונע כדי לקצר או להאריך את אורך הנתיב לפי הצורך. לאחר מכן, הסר את גלאי הפוטו-דיודה. חבר את הדגימה הרצויה לתא TOFMS והתאם את הלחץ.הפעל את ספק הכוח TOFMS ובדוק את המתח. ודא את יכולת הפעולה של תוכנת רכישת הנתונים ביחס לתקשורת הן עם שלב ההשהיה הממונע והן עם האוסילוסקופ. שחרר את חסימת קורות הבדיקה של קצה המשאבה וודא שהן מיושרות לתוך תא ה-TOFMS.מקסם את כוח הבדיקה על ידי התאמת מסנן הצפיפות הנייטרלית. הגדר את עוצמת המשאבה עם לוחית הגל לרמה גבוהה מספיק כדי לקבל אות יונים משביע רצון. לאחר מכן, התאם את המיקום המרחבי של קרן הבדיקה עם הכפתורים על תושבת המראה הדיכרואית עד שנצפה עלייה בעוצמה של כל היונים, או דלדול משמעותי של היון המולקולרי האב או עלייה בתפוקת היונים של השבר.כוונן את מיקום שלב ההשהיה הממונע כדי לייצר עלייה באות היונים הכולל, המתאים לעיכוב זמן אפס. כוונן את אנרגיות הדופק של בדיקת קצה המשאבה כדי להשיג אותות יונים רצויים. בתוכנת רכישת הנתונים, ציין את אורך הסריקה וגודל הצעד.לבסוף, הפעל את תוכנת איסוף הנתונים כדי לרכוש את ספקטרום המסה בכל עיכוב של בדיקת משאבה. ספקטרום המסה של DMMP שנלקח בעיכוב זמן אפס ועם דופק המשאבה בלבד מוצג כאן. יש מעט הבדל מורגש בין הספקטרום החופף בצורה גרועה לבין הספקטרום של המשאבה בלבד, מה שממחיש כיצד לקבוע חפיפה מרחבית אופטימלית של קרני בדיקת קצה המשאבה באמצעות אותות היונים ישירות.נתונים ספקטרליים של מסה המתקבלים מסריקת בדיקה אחת עם זמן הטיסה על האבציסה, ועיכוב בדיקת המשאבה בקואורדינטה מוצגים כאן. הנתונים הגולמיים ממחישים כיצד ניתן לדמיין שינויים באותות יונים עם עיכוב המשאבה-בדיקה בניסויים אלה ללא עיבוד נתונים נוסף. אותות יונים DMMP שנפתרו בזמן מסריקת בדיקה אחת של משאבה עם חפיפה מרחבית אופטימלית וגרוע של קרני בדיקה בקצה המשאבה מוצגים כאן.תוצאות אלו ממחישות את החשיבות של אופטימיזציה של החפיפה המרחבית של המשאבה-בדיקה כדי לרכוש אותות יונים חולפים באיכות גבוהה בנתונים המעובדים. יון DMMP והשבר PO2C2H4 אותות יונים חולפים שנלקחו באמצעות אורכי גל של משאבה של 800 ננומטר ו-1500 ננומטר מוצגים כאן. התמרת הגיחה המהירה של אותות היונים DMMP שנלקחו עם משאבות של 800 ננומטר ו-1500 ננומטר מוצגת כאן.השיא במספרי גלים של 750 הנראה עבור משאבת 1500 ננומטר ממחיש את רזולוציית התדר תחת הגדרות הסריקה המשמשות. בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לבדוק שוב את ההתפתחות המרחבית של המשאבה וקרני הבדיקה לפני רישום נתוני ניסוי כלשהם. בעקבות הליך זה, ניתן לבצע חישובי תיאוריה פונקציונלית ראשונית או צפיפות על מנת לקבוע אילו מצבי רטט מתרגשים באופן קוהרנטי, כמו גם לזהות את רמת האנרגיה האלקטרונית או הרמות אליהן ניגשת פליטת דופק הבדיקה.אל תשכח שעבודה עם לייזרים בעלי עוצמה גבוהה עלולה להיות מסוכנת ביותר ותמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כגון הרכבת משקפי בטיחות מתאימים בעת ביצוע הליך זה.

measurement-ultrafast-vibrational-coherences-polyatomic-radical

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

קרן מולקולרית מצמידה ספקטרומטר מתכונן ואקום אולטרה הסגול photoionization ההמוני בסינכרוטרון מספקת כלי נוח כדי לחקור את המבנה האלקטרוני של מולקולות בודדות גזיות ואשכולות. מנגנוני העברת פרוטון בהדימרים DNA בסיסם הובהרו בטכניקה זו.

ספקטרומטריית מסת קרן מולקולרית עם קרינת אולטרה סגולה אבק מתכוונן (VUV) Synchrotron

מינים מולקולריים אטומיים ודו אטומיים זמן נפתר נמדדים באמצעות LIBS. הספקטרום נאספים בעיכובי זמן שונים הבאים הדור של פלזמה התמוטטות אופטית עם Nd: YAG לייזר וקרינה מנותחים להסיק צפיפות אלקטרונים וטמפרטורה.

מדידה וניתוח של מימן אטומי והמולקולרי דו האטומי ALO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, וההתפלגות מושרה הלייזר הבא TIO הספקטרום אופטית

אנו מציגים פרוטוקול ליצירת סרט בזמן אמת של חבילת גל סיבוב מולקולרי באמצעות מערך הדמיית פיצוץ קולומב ברזולוציה גבוהה.

הדמיה ישירה של סיבוב מולקולרי מהיר ליזר מונחה

עבור מינים כיראלי קטן, קולון פיצוץ הדמיה מספקת גישה חדשה כדי לקבוע את יד של מולקולות בודדות.

הפיצוץ הקולומבית הדמיה ככלי להבחנה בין Stereoisomers

נתאר ניסוי שתוכנן כדי לחקור את הנזק אלקטרונית המושרה ב nanocrystals של Buckminsterfullerene (C60) על-ידי פולסים הפמטו-שנייה אינטנסיבי, קרני רנטגן. בניסוי נמצא כי, באופן מפתיע, במקום להיות סטוכסטי, הרנטגן המושרה אלקטרון דינמיקה ב C60 נמצאים בקורלציה גבוהה, הנמשך לאורך מאות תאים יחידה בתוך גבישים1.

מדידות של מתאמים אלקטרונית לטווח ארוך במהלך הניסויים עקיפה הפמטו-שנייה מתבצע על Nanocrystals של Buckminsterfullerene

פרוטוקול זה מתאר את השלבים המפתח ביצוע וניתוח ניסויים משאבת-בדיקה המשלב לייזר הפמטו-שנייה אופטי עם לייזר אלקטרונים חופשיים ללימוד התגובות פוטו אטמוספרי מרביים של מולקולות גז-פאזי.

טיפול נסיוני עבור הפמטו-שנייה ניר/UV - XUV ניסויים משאבת-בדיקה עם לייזר אלקטרונים חופשיים

כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור photoelectron הדמיה של מינים anionic. אניונים שנוצר באופן vacuo ומופרדים באמצעות ספקטרומטר מסה הם ובחן באמצעות photoelectron מהירות מיפוי imaging, מתן פרטים של אניון, רמות אנרגיה נייטרלית, אניון ומבנה נייטרלי, אופי המדינה אלקטרונית אניון.

Photoelectron הדמיה של אניונים מאויר על ידי ניתוק 310 ננומטר F−

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.

Ultrafast זמן-נפתר ליד IR גירוי מדידות ראמאן של פונקציונלי π-המשלים מערכות

תא השמש לצבוע-רגישות היה solvated על ידי RTILs; תוך שימוש בפוטנציאלים אמפיריים ממוטבים, הוחלה הדמיה של דינמיקה מולקולרית לחישוב מאפיינים ויברtional. ספקטרום הרטט המתקבל הושוו עם התנסות ודינמיקה מולקולארית ab; ספקטרום הפוטנציאל האמפירי שונים מראים כיצד משתני טעינה חלקית של הנוזל היוני משפיע על תחזית ספקטרום התנודה.

ויברtional ספקטרום של N719-כרומטופור/טיטניה ממשק הסימולציה מולקולארית פוטנציאלי-דינמיקה, Solvated על ידי טמפרטורת חדר הנוזל היוני

פרוטוקול זה הוא הכניסה למתחילים לעיבוד, התאמה ופירוש ספקטרום בליעה חולף. המוקד של פרוטוקול זה הוא הכנת מערכי נתונים, והתאמה באמצעות קינטיקה של אורך גל יחיד וניתוח חיים גלובלי. נדונים אתגרים הקשורים לנתוני קליטה חולפים והתאמתם.

מבוא לעיבוד, התאמה ופירוש של נתוני קליטה ארעיים

חקור דינמיקה אולטרה-מהירה בקטיונים רדיקליים פוליאטומיים באמצעות לייזר פמטו-שנייה. השיטה מאפשרת הכנת קטיונים במצב אלקטרוני יסוד לשיפור רזולוציית תנועות ויברציוניות קוהרנטיות.

מדידה של מרביים הרטט Coherences ב Polyatomic רדיקלית קטיונים עם יינון אנווריאנטים חזק-שדה

גלה סרטונים נוספים