Name: מבוא לעיבוד, התאמה ופירוש של נתוני קליטה ארעיים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-16T12:40:00.000+00:00
Duration: 8 min 12 s
Description: למד עיבוד ופירוש של נתוני קליטה ארעיים בספקטרוסקופיה לכימיה פוטו-כימית ואנרגיה. פרוטוקול זה מציג טכניקות התאמה ותיקון רקע למתחילים בתחום.

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 התאפשרה הודות לתוכנית מכשור המחקר העיקרי של NSF שהקימה את מתקן הלייזר מרובה המשתמשים לקליטה חולפת (CHE-1428633). חומר זה מבוסס על עבודה הנתמכת על ידי הקרן הלאומית למדע תחת מענק מס '. CHE-2313290.

פענוח קליטה ארעית - עיבוד, התאמה ופענוח נתונים

<ol><li>Turro, N. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTurro%2C+NJ+%22Modern+Molecular+Photochemistry%22">Modern Molecular Photochemistry</a>. , University Science Books. (1991).</li>
<li>Berera, R., van Grondelle, R., Kennis, J. T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+transient+absorption+spectroscopy%3A+Principles+and+application+to+photosynthetic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Photosynth+Res%22%5BJournal%5D)">Ultrafast transient absorption spectroscopy: Principles and application to photosynthetic systems.</a> Photosynth Res. 101, 105-118 (2009).</li>
<li>Ruckebusch, C., Sliwa, M., Pernot, P., de Juan, A., Tauler, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comprehensive+data+analysis+of+femtosecond+transient+absorption+spectra%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22J+Photochem+Photobiol+C+Photochem+Rev%22%5BJournal%5D)">Comprehensive data analysis of femtosecond transient absorption spectra: A review.</a> J Photochem Photobiol C Photochem Rev. 13 (1), 1-27 (2012).</li>
<li>Van Stokkum, I. H. M., Larsen, D. S., Van Grondelle, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+and+target+analysis+of+time-resolved+spectra%5BTitle%5D)+AND+%22Biochim+Biophys+Acta+-+Bioenerg%22%5BJournal%5D)">Global and target analysis of time-resolved spectra.</a> Biochim Biophys Acta - Bioenerg. 1657 (2-3), 82-104 (2004).</li>
<li>Megerle, U., Pugliesi, I., Schriever, C., Sailer, C. F., Riedle, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sub-50+fs+broadband+absorption+spectroscopy+with+tunable+excitation%3A+putting+the+analysis+of+ultrafast+molecular+dynamics+on+solid+ground%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+B+Lasers+Opt%22%5BJournal%5D)">Sub-50 fs broadband absorption spectroscopy with tunable excitation: putting the analysis of ultrafast molecular dynamics on solid ground.</a> Appl Phys B Lasers Opt. 96 (2-3), 215-231 (2009).</li>
<li>Kovalenko, S. A., Dobryakov, A. L., Ruthmann, J., Ernsting, N. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Femtosecond+spectroscopy+of+condensed+phases+with+chirped+supercontinuum+probing%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+A+-+At+Mol+Opt+Phys%22%5BJournal%5D)">Femtosecond spectroscopy of condensed phases with chirped supercontinuum probing.</a> Phys Rev A - At Mol Opt Phys. 59 (3), 2369-2384 (1999).</li>
<li>Villa, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadly+tunable+mid-infrared+femtosecond+pulses+directly+generated+by+an+optical+parametric+amplifier%5BTitle%5D)+AND+%22OSA+Contin%22%5BJournal%5D)">Broadly tunable mid-infrared femtosecond pulses directly generated by an optical parametric amplifier.</a> OSA Contin. 4 (11), 2837-2844 (2021).</li>
<li>Brodeur, A., Chin, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+white-light+continuum+generation+and+self-focusing+in+transparent+condensed+media%5BTitle%5D)+AND+%22J+Opt+Soc+Am+B%22%5BJournal%5D)">Ultrafast white-light continuum generation and self-focusing in transparent condensed media.</a> J Opt Soc Am B. 16 (4), 637650(1999).</li>
<li>Lang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photometrics+of+ultrafast+and+fast+broadband+electronic+transient+absorption+spectroscopy%3A+State+of+the+art%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Sci+Instrum%22%5BJournal%5D)">Photometrics of ultrafast and fast broadband electronic transient absorption spectroscopy: State of the art.</a> Rev Sci Instrum. 89 (9), 093112(2018).</li>
<li>Beckwith, J. S., Rumble, C. A., Vauthey, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Data+analysis+in+transient+electronic+spectroscopy+-+an+experimentalist%27s%5BTitle%5D)+AND+%22Int+Rev+Phys+Chem%22%5BJournal%5D)">Data analysis in transient electronic spectroscopy - an experimentalist's.</a> Int Rev Phys Chem. 39 (2), 135-216 (2020).</li>
<li>Devos, O., Mouton, N., Sliwa, M., Ruckebusch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Baseline+correction+methods+to+deal+with+artifacts+in+femtosecond+transient+absorption+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chim+Acta%22%5BJournal%5D)">Baseline correction methods to deal with artifacts in femtosecond transient absorption spectroscopy.</a> Anal Chim Acta. 705 (1-2), 64-71 (2011).</li>
<li>Surface Xplorer from Ultrafastsystems. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://ultrafast.systems/products/spectrometers-a">https://ultrafast.systems/products/spectrometers-a</a> (2023).</li>
<li>Gampp, H., Maeder, M., Meyer, C. J., Zuberbuhler, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calculation+of+equilibrium+constants+from+multiwavelngth+spectroscopic+data-i+mathematical+considerations%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">Calculation of equilibrium constants from multiwavelngth spectroscopic data-i mathematical considerations.</a> Talanta. 32 (2), 95-101 (1985).</li>
<li>Snellenburg, J. J., Laptenok, S., Seger, R., Mullen, K. M., van Stokkum, I. H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glotaran%3A+A+Java-based+graphical+user+interface+for+the+R+package+TIMP%5BTitle%5D)+AND+%22J+Stat+Softw%22%5BJournal%5D)">Glotaran: A Java-based graphical user interface for the R package TIMP.</a> J Stat Softw. 49 (3), 1-22 (2012).</li>
<li>Python scripts to convert to and from comma separated values (.csv) and Ultrafast Systems binary data (.ufs) file formats. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://bitbucket.org/ptapping/csv2ufs/src/master/">https://bitbucket.org/ptapping/csv2ufs/src/master/</a> (2023).</li>
<li>Surface Xplorer manual. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://ultrafastsystems.com/download/surface-xplorer/SurfaceXplorerManual.pdf">https://ultrafastsystems.com/download/surface-xplorer/SurfaceXplorerManual.pdf</a> (2023).</li>
<li>Lakowicz, J. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLakowicz%2C+JR+%22Principles+of+fluorescence+spectroscopy%2C+3rd+Ed%22">Principles of fluorescence spectroscopy, 3rd Ed</a>. , Springer Science+Business Media, LLC. 883-886 (2006).</li>
<li>Maciejewski, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+absorption+experimental+set-up+with+femtosecond+time+resolution.+Femto-+and+picosecond+study+of+DCM+molecule+in+cyclohexane+and+methanol+solution%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mol+Struct%22%5BJournal%5D)">Transient absorption experimental set-up with femtosecond time resolution. Femto- and picosecond study of DCM molecule in cyclohexane and methanol solution.</a> J Mol Struct. 555 (1-3), 1-13 (2000).</li>
<li>Lorenc, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Artifacts+in+femtosecond+transient+absorption+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+B+Lasers+Opt%22%5BJournal%5D)">Artifacts in femtosecond transient absorption spectroscopy.</a> Appl. Phys. B Lasers Opt. 74, 19-27 (2002).</li>
<li>Turro, C. Transient absorption spectroscopy. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://mediaspace.unm.edu/media/Physical+Inorganic+Tutorials+Transient+Absorption+Specctrscopy/1_t5pdqzgx">https://mediaspace.unm.edu/media/Physical+Inorganic+Tutorials+Transient+Absorption+Specctrscopy/1_t5pdqzgx</a> (2023).</li>
<li>Maçôas, E. M. S., Mustalahti, S., Myllyperkiö, P., Kunttu, H., Pettersson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+vibrational+dynamics+in+electronic+relaxation+of+Cr%28acac%293%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+A%22%5BJournal%5D)">Role of vibrational dynamics in electronic relaxation of Cr(acac)3.</a> J Phys Chem A. 119 (11), 2727-2734 (2015).</li>
<li>Brown, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vibrational+relaxation+and+redistribution+dynamics+in+Ruthenium%28II%29+polypyridyl-based+charge-transfer+excited+states%3A+a+combined+ultrafast+electronic+and+infrared+absorption+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+A%22%5BJournal%5D)">Vibrational relaxation and redistribution dynamics in Ruthenium(II) polypyridyl-based charge-transfer excited states: a combined ultrafast electronic and infrared absorption study.</a> J Phys Chem A. 122 (40), 7941-7953 (2018).</li>
<li>Vlček, A., Kvapilová, H., Towrie, M., Záliš, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron-transfer+acceleration+investigated+by+time+resolved+infrared+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Acc+Chem+Res%22%5BJournal%5D)">Electron-transfer acceleration investigated by time resolved infrared spectroscopy.</a> Acc Chem Res. 48 (3), 868-876 (2015).</li>
<li>Horng, M. L., Gardecki, J. A., Papazyan, A., Maroncelli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subpicosecond+measurements+of+polar+solvation+dynamics%3A+Coumarin+153+revisited%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">Subpicosecond measurements of polar solvation dynamics: Coumarin 153 revisited.</a> J. Phys. Chem. 99 (48), 17311-17337 (1995).</li>
<li>LaRocca, M. M., Baker, G. A., Heitz, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+rotation+and+solvation+dynamics+in+ethaline+deep+eutectic+solvent+and+its+solutions+with+methanol%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Assessing rotation and solvation dynamics in ethaline deep eutectic solvent and its solutions with methanol.</a> J Chem Phys. 155 (3), 034505(2021).</li>
<li>Zhang, X. X., Liang, M., Ernsting, N. P., Maroncelli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complete+solvation+response+of+coumarin+153+in+ionic+liquids%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem+B%22%5BJournal%5D)">Complete solvation response of coumarin 153 in ionic liquids.</a> J Phys Chem B. 117 (16), 4291-4304 (2013).</li>
<li>Jollife, I. T., Cadima, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Principal+component+analysis%3A+A+review+and+recent+developments%5BTitle%5D)+AND+%22Philos+Trans+R+Soc.+A%22%5BJournal%5D)">Principal component analysis: A review and recent developments.</a> Philos Trans R Soc. A. 374 (2065), 20150202(2016).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

ספקטרוסקופיית בליעה חולפת (TA) היא טכניקה ספקטרוסקופית פתורה בזמן המנטרת את האבולוציה של מינים מעוררי אור באמצעות שינויים תלויי זמן בספקטרום הבליעה שלהם בעקבות עירור עם פולס של אור. מכיוון ש-TA היא טכניקת ספיגה, ניתן לזהות אותות ספקטרוסקופיים הנובעים ממצבים שעוברים גם מעברים קרינתיים (כלומר, מצבים שבדרך כלל פולטים פוטון) וגם מעברים לא קרינתיים (מצבים שהם בדרך כלל לא פלואורסצנטיים ועוברים המרה פנימית, חצייה בין-מערכתית או השתתפות בתגובות פוטו-ריאקציה) והתפתחותם באה בעקבות 1,2. בהתאם לפרטים של מקור העירור ושיטת האיתור, TA מאפשר גישה לקינטיקה מפמטו-שניות עד מעבר למיקרו-שניות ומה-UV לאינפרא-אדום הרחוק, מה שהופך אותו לכלי ספקטרוסקופי רב-תכליתי. המסחור של ספקטרומטרים של ת"א התקדם משמעותית בעשורים האחרונים, מה שהוביל לכך שלמעבדות ומתקנים נוספים יש גישה לטכניקה רבת עוצמה זו2.
מערכות ת"א מודרניות מסוגלות לייצר מערכי נתונים גדולים ברזולוציה אנרגטית וזמנית גבוהה. מערכי הנתונים בדרך כלל לובשים צורה של מטריצה דו-ממדית של ערכי הפרשי העברה או בליעה כפונקציה של אורך גל ועיכוב זמן ביחס לפולס העירור. ניתן לראות במערך נתונים זה מפת חום דו-ממדית או מפה טופוגרפית תלת-ממדית. פרשנות נתונים אלה נעשתה מורכבת יותר ככל שהחוקרים שואפים לכלול את מערך הנתונים כולו בעת יצירת התאמות המתארות בצורה הטובה ביותר את מערכת האינטרסים שלהם3.
למרות שת"א יכול לכסות טווח רחב של אורכי גל וטווחי זמן, פרוטוקול זה מתמקד באחת מצורות4 הנגישות ביותר שלו: ספקטרוסקופיית פס רחב באזור הנראה UV המונעת על ידי לייזר פועם פמטו-שניות. סכמה 5,6 של מכשיר כזה מוצגת באיור 1. הניסוי מתחיל בלקיחת פולס מהלייזר ופיצול לשני עותקים. עותק אחד של הדופק, שנקרא 'משאבה', משמש כדי לעורר את הדגימה. מכשיר כגון מגבר פרמטרי אופטי (OPA) משמש בדרך כלל כדי להפוך את פולס המשאבה לאורך גל העירור הרצוי 5,7. העותק השני של הדופק, הנקרא 'גשוש', נכנס לשלב השהיה מכני, אשר יכול לשנות את זמן ההשהיה בין המשאבה לפעימות הבדיקה על ידי שינוי המרחק שהפולס עובר. לאחר מכן פולס הגשושית באורך גל יחיד הופך לרצף אור לבן באמצעות גביש ספיר או סידן פלואוריד (CaF2)8. פולס האור הלבן מועבר דרך הדגימה, והספקטרום שלו נמדד באמצעות גלאי פס רחב כגון מצלמת CCD (Charge-coupled device). על ידי מדידת שינויים בספקטרום של פולס האור הלבן עם ובלי המשאבה, ניתן למדוד שינויים בספקטרום הבליעה של הדגימה המושרה על ידי המשאבה, ΔA(T). קוראים המעוניינים מופנים לסקירה שימושית זו9 לקבלת מידע נוסף על תהליך האיתור.
בכל הצורות של ספקטרוסקופיית TA, ספקטרום ΔA(t) מחושב על ידי לקיחת ההפרש בין בליעת מצב הקרקע,גשושית A, לבין זו של המצב המעורר,משאבה+גשושית, בעיכוב זמן נתון, t, בין שני הפולסים 2,5,9,10.
<img alt="משוואת ספיגה חולפת ΔA(t), תרשים לניתוח ספקטרוסקופיה אופטית של משאבה-בדיקה." src="/files/ftp_upload/65519/65519eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Equation 1">(1)
שימו לבשבדיקה שקולה לספקטרום הבליעה של מצב יציב של הדגימה והיא בלתי תלויה בזמן; רזולוציית הזמן של הניסוי נובעת מההשהיה בין המשאבה לגשושית שנלכדהב-A pump+probe(t). סימולציה של הנתונים האלה מוצגת באיור 2A.
בניגוד לספקטרום בליעה במצב יציב, ספקטרום TA יכול להיות בעל תכונות חיוביות ושליליות כאחד בשל ההבדל שנלקח במשוואה 1. תכונות חיוביות הן תוצאה של מינים סופגים חדשים שנוצרו על ידי פולס המשאבה ויכולות לייצג מצבי כרומופור מעוררים, מצבי שלישייה, סידורים גיאומטריים, אפקטים של פתירה או תוצרי צילום של מצב מעורר3. הנחיות כלליות לזיהוי תכונות אלה ושיוכם למינים כימיים יוצגו בדיון. מאפיינים שליליים יכולים לנבוע מאקונומיקה של מצב קרקע (GSB) או מפליטה מגורה (SE) (איור 2B). ה- GSB נובע מאובדן אוכלוסיית מדינת הקרקע בעקבות ספיגת דופק המשאבה. מולקולות המקודמות למצב מעורר אינן נספגות עוד באותו אזור כמו מצב הקרקע שלהן; לכן, פחות מדופק הבדיקה נספג, וההבדל במשוואה 1 יכול להיות שלילי באזור זה. ה- GSB מאופיין באותה צורה ספקטרלית כמו זו של קליטת מצב הקרקע, אך עם סימן הפוך. אותות SE נובעים מפליטה של מין במצב מעורר המגורה על ידי פולס הגשושית3. פליטה ממינים אלה גורמת לכך שיותר אור מגיע לגלאי, וזה שווה ערך לבליעה נמוכה יותר באורכי גל אלה. לאות SE תהיה צורה ספקטרלית דומה לספקטרום הפליטה הספונטנית של המין, אך עם סימן שלילי ומשקל תדר שונה10.
בנוסף למידע על מינים בעלי מצב מעורר, ספקטרום TA יכול להכיל מספר ממצאים ותכונות חיצוניות שיכולים לעוות את הדינמיקה הבסיסית ולטשטש את הקצאת פסי הבליעה11. טיפול לא נכון בממצאים אלה בהכנת הנתונים ובניתוחם עלול להוביל ליישום מודלים פוטופיזיים בלתי הולמים על הנתונים, וכתוצאה מכך למסקנות מטעות11. לכן, החלק הראשון של פרוטוקול זה מתמקד כיצד לעבד כראוי מערכי נתונים של TA לאחר איסופם. מטרת חלק זה היא לספק לחוקרים חדשים בת"א סדרה של קווים מנחים שיסייעו לפתח אינטואיציה והערכה להכנה ועיבוד קפדניים של הנתונים שלהם.
לאחר עיבוד מערך הנתונים, שפע של כלים ומודלים זמינים להתאמה ופירוש של הספקטרום ברמות שונות של מורכבות וקפדנות10. מטרת החלק השני של פרוטוקול זה היא להכין את הקורא ליישם התאמה של אורך גל יחיד וניתוח גלובלי לנתונים ולספק הדרכה מתי מודלים אלה מתאימים לתיאור הנתונים שלהם. תוכנה מסחרית זמינה כעת להכנה וטיפול בנתוני TA, כגון Surface Xplorer12,13 ממערכות Ultrafast (להורדה ולשימוש בחינם, ראה טבלת חומרים). חלופות חינמיות אחרות שוחררו על ידי חוקרים אקדמיים, כגון גלוטרן14. Glotaran היא תוכנה חופשית שפותחה לניתוח גלובלי וממוקד של ספקטרוסקופיה ונתוני מיקרוסקופיה שנפתרו בזמן. הוא משמש כממשק משתמש גרפי (GUI) עבור חבילת R TIMP14. בנוסף, משתמשים יכולים להשתמש בשפות תכנות כמו Python כדי לכתוב קודים משלהם המבצעים את הניתוח. לכל אחד מפתרונות התוכנה והתכנות המתאימים הללו יש תכונות חיוביות שהופכות אותם לתרומות חשובות. לצורך מחקר זה, אנו יכולים להציג רק תוכנה אחת עבור המרכיב החזותי של פעילות זו. דיון מעמיק בכל אחת מהתוכנות המתאימות חורג מתחום מאמר זה.
מאמר זה מספק הליך שלב אחר שלב עבור (1) עיבוד נתוני TA, (2) התאמת נתוני TA באמצעות קינטיקה באורך גל יחיד וניתוח גלובלי, ו-(3) חילוץ נתונים והתאמתם למודלים אחרים. נכללת קבוצה של נתוני ת"א מייצגים לשימוש הקורא כפרקטיקה (קובץ משלים 1 וקובץ משלים 2). הנתונים הם מדידה של דגימה של 165 מיקרומטר של 1, 4-bis(5-phenyloxazole-2-yl)benzene (POPOP) באתנול הנרגש ב 330 ננומטר ונאסף בטווח של -5 ps עד 5.5 ns. בנוסף, דגימה "ריקה" המכילה אתנול בלבד ולא נאספה דגימה באותם תנאי ניסוי בטווח של -5 ps עד 5 ps, המשמשת להכנת הנתונים להתאמה (שלב 1). הספקטרום נאסף באמצעות ספקטרומטר בליעה חולפת מהיר במיוחד. הדגימה נכללה בקובט באורך מסלול של 2 מ"מ והייתה נתונה לערבוב מתמיד. הליך העיבוד וההתאמה המתואר מבוסס על תוכנת Surface Xplorer המתאימה לנתונים בתבנית *.ufs, ואשר תיקרא להלן "תוכנית ההתאמה". תוכניות להמרת ערכות נתונים בפורמטים אחרים לקבצי *.ufs זמינות15. למרות שהפרטים של פרוטוקול זה ספציפיים ל- Surface Xplorer, השלבים הבאים ניתנים להכללה לכל חבילת תוכנה, מסחרית או ביתית. בנוסף, ניתן לחלץ את תוצאות עיבוד הנתונים ולהתאים אותן באמצעות חבילות תוכנה אחרות אלה. קובץ מידע תומך (קובץ משלים 3) מספק עצות נוספות לגבי התאמה.

<table><tbody><tr><td>EtOH 200% הוכחה</td><td>Decon Laboratories Inc</td><td>CAS 64-17-5</td><td>ממס המשמש להכנת מדגם</td></tr><tr><td>ספקטרומטר ספיגה חולפת הליוס&nbsp;</td><td>מערכות אולטרה-מהירות&nbsp;</td><td>https://ultrafast.systems/products/spectrometers-accessories/helios/</td> <td>ספקטרומטר ספיגה חולפת</td></tr><tr><td>POPOP&nbsp; 1,4-Bis[2-(5-phenyloxazolyl)]benzene</td><td>Tokyo Chemical Industry</td><td>CAS 1806-34-4</td><td>מדגם המשמש לדוגמאות</td></tr><tr><td>מערכות Surface Xplorer</td><td>Ultrafast</td><td>https://ultrafast.systems/products/spectrometers-accessories/surface-xplorer/</td> <td>תוכנית התאמה</td></tr></tbody></table>

מבוא לעיבוד, התאמה ופירוש של נתוני קליטה ארעיים

An Introduction to Processing, Fitting, and Interpreting Transient Absorption Data

ספקטרוסקופיית בליעה חולפת (TA) היא שיטה ספקטרוסקופית רבת עוצמה הניתנת לפתרון בזמן המשמשת למעקב אחר התפתחות תהליכי מצב מעורר באמצעות שינויים בספקטרום הבליעה של המערכת. יישומים מוקדמים של ת"א היו מוגבלים למעבדות מיוחדות, אך האבולוציה של מערכות מפתח מסחריות הפכה את הטכניקה לזמינה יותר ויותר לקבוצות מחקר ברחבי העולם. מערכות ת"א מודרניות מסוגלות לייצר מערכי נתונים גדולים ברזולוציה אנרגטית וזמנית גבוהה העשירים במידע פוטופיזי. עם זאת, עיבוד, התאמה ופירוש של ספקטרום TA יכולים להיות מאתגרים בשל המספר הגדול של תכונות מצב נרגש וממצאים אינסטרומנטליים. יש לשקול היטב גורמים רבים בעת איסוף, עיבוד והתאמה של נתוני ת"א על מנת להפחית את אי הוודאות לגבי איזה מודל או קבוצת פרמטרים מתאימים מתאר את הנתונים בצורה הטובה ביותר. מטרת הכנת הנתונים והתאמתם היא לצמצם כמה שיותר גורמים חיצוניים אלה תוך שמירה על הנתונים לניתוח. בשיטה זו, למתחילים מסופק פרוטוקול לעיבוד והכנת נתוני TA וכן מבוא קצר לתהליכי התאמה ומודלים נבחרים, במיוחד התאמת אורך גל יחיד וניתוח אורך חיים גלובלי. ניתנת פרשנות על מספר אתגרי הכנת נתונים נפוצים ושיטות להתמודד איתם, ולאחריה דיון באתגרים ובמגבלות של שיטות התאמה פשוטות אלה.

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.

Transient absorption (TA) spectroscopy is a powerful time-resolved spectroscopic method used to track the evolution of excited-state processes through ...

אנו קבוצה של כימאים ניסיוניים הבוחנים כיצד להשתמש באור כדי להניע תגובות כימיות חשובות והתקני קצירת אנרגיה כגון תאים סולריים. אנו משתמשים במגוון ספקטרוסקופיה כגון ספקטרוסקופיית בליעה חולפת, שנתוניה משמשים במדריך זה כדי לנטר ולכמת דינמיקות אלה. אחד האתגרים הנוכחיים הוא לנטר ולכמת דינמיקה כימית והתקנים בתנאים מציאותיים יותר, או מה שניתן לכנות תנאים מבצעיים המייצגים באמת כיצד הם ייושמו בחיים האמיתיים.היתרון של פרוטוקול זה הוא לספק נקודת כניסה קלה יחסית למתחילים. רצינו לתאר את יסודות ההתאמה וכמה מהאתגרים הנפוצים בצורה נגישה עבור אלה החדשים בתחום זה. תמיד נמשיך להשתמש באור כהשראה שלנו.אנו מקווים ליישם את המומחיות שלנו כדי להבין כיצד מכשירים המופעלים על ידי צילום פועלים בתנאי הפעלה בחיים האמיתיים כדי לעזור להתמודד עם אתגרי זיהום סביבתי ולרתום אנרגיה מהשמש לטובת החברה שלנו.

an-introduction-to-processing-fitting-interpreting-transient

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

שלבי מפתח בתפקוד החלבון, בפרט שינויים בקונפורמציה של עמוד השדרה ותגובות העברת פרוטונים, מתרחשים לעתים קרובות בסולם הזמן של מיקרו-שנייה עד אלפית השנייה. ניתן לחקור תהליכים דינמיים אלה על ידי ספקטרוסקופיה אינפרא אדום של טרנספורמציה פורייה, במיוחד עבור חלבונים שתפקודם מופעל על ידי אור.

העברת פרוטון והחלבון Dynamics קונפורמציה בחלבונים רגישים לאור בזמן נפתר-Step-לסרוק פורייה-להפוך ספקטרוסקופית אינפרא אדום

זמן תגובה להעברת פרוטונים של ספקטרומטריית מסה של טיסה מאפשרת ניתוח רגיש גבוה, מהיר ולא פולשני של תרכובות אורגניות נדיפות. כדי להדגים את הפוטנציאל שלו, אנו נותנים שלוש דוגמאות: תסיסה של חומצת חלב של יוגורט (ניטור ביולוגי מקוון), גנוטיפים שונים של תפוחים (סינון בקנה מידה גדול) וחלל רטרו-אף לאחר שתיית קפה (ניתוח חלל האף).

PTR-ToF-MS יחד עם מערכת הדגימה אוטומטית וניתוח נתונים מותאמים למחקרים על מזון: ניטור Bioprocess, הקרנה וניתוח שטח האף

כאן, אנו משתמשים במייצב פולימרי כדי להכין מתלי מסגרת מתכתית-אורגנית (MOF) המציגים פיזור מופחת במידה ניכרת בספקטרום מצב הקרקע והבליעה הארעית שלהם. עם השעיות MOF אלה, הפרוטוקול מספק הנחיות שונות לאפיון ה- MOFs באופן ספקטרוסקופי כדי להניב נתונים הניתנים לפרשנות.

מדריך טכני לביצוע מדידות ספקטרוסקופיות במסגרות מתכת-אורגניות

ניטור בזמן אמת מאפשר לאופטימיזציה מהירה של תגובות בוצעו באמצעות זרימה רציפה עיבוד. הנה הכנת 3-acetylcoumarin משמשת כדוגמא. המנגנון לביצוע באתר ניטור ראמאן מתואר, כמו גם את הצעדים הנדרשים כדי לייעל את התגובה.

ניטור בזמן אמת של תגובות בוצעו באמצעות רציפה זרימת עיבוד: הכנת 3-Acetylcoumarin כדוגמא

חנקן הוא נוזל סופר קריטי אפקטיבי לתהליכי מיצוי או ייבוש בשל גודלה הקטן המולקולרי, צפיפות גבוהה במשטר הסופר קריטי כמעט נוזלי, ואדישות כימית. אנו מציגים פרוטוקול ייבוש חנקן סופר קריטי לטיפול הטיהור של חומרים תגובתי, נקבוביים.

עיבוד חנקן סופר קריטי עבור הטיהור של חומרים נקבוביים ריאקטיבי

פרוטוקול המפרט כיצד צורת אניסוטרופי קדמיום colloidal chalcogenide nanocrystals יכולים להיות מקושרים covalently באמצעות היבטים הקצה שלהם מוצג כאן.

פן-כדי-היבט הקישור של קדמיום Colloidal צורה-אניסוטרופי Chalcogenide Nanostructures

כאן, נדגים את השימוש בתוכנה התאמה פלורסצנטיות רנטגן, מפות, שנוצרו על-ידי Argonne National Laboratory עבור כימות של קרינה פלואורסצנטית מיקרוסקופ נתונים. כימות הנתונים שמביאה שימושי להבנת התפלגות היסודות של יחסי stoichiometric בתוך מדגם של ריבית.

לכימות רנטגן פלורסצנטיות נתונים באמצעות מפות

עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה (EIS) של מינים עוברים חמצון הפיך או הפחתת בפתרון שימש לקביעת קבועי קצב של חמצון או הפחתה.

עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה ככלי הערכה מתמדת קצב אלקטרוכימי

כאן, אנו מציגים את שיטת האפיון ספקטרוסקופיות של מולקולות אורגניות באמצעות פוטולומיניסנציה זמן לפתור ספקטרוסקופיה בציר ננו-כדי-אלפית בתנאים ללא חמצן. שיטות כדי להסיר ביעילות חמצן מן הדגימות ולהגביל, לפיכך, הפריה חוץ גופית שכבתה מתוארים גם.

זמן לפתור Photophysical אפיון של שלישיה-קציר תרכובות אורגניות ללא חמצן-הסביבה שימוש iCCD המצלמה

פרוטוקול ראמאן צעד אחר צעד וניתוח spectroelectrochemical IR מוצג.

ראמאן ושיטות IR Spectroelectrochemical ככלים לניתוח מצומדת תרכובות אורגניות

למד עיבוד ופירוש של נתוני קליטה ארעיים בספקטרוסקופיה לכימיה פוטו-כימית ואנרגיה. פרוטוקול זה מציג טכניקות התאמה ותיקון רקע למתחילים בתחום.

מבוא לעיבוד, התאמה ופירוש של נתוני קליטה ארעיים

גלה סרטונים נוספים