Presentiamo una tecnica che consente la separazione spaziale di diversi conformatori o ammassi presenti in un fascio molecolare. Un deflettore elettrostatico è usato per separare le specie dal loro rapporto massa-dipolo momento, portando alla produzione di insiemi in fase gassosa di un singolo conformere o stechiometria a grappolo.
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Articolo metodologico
Separazione spaziale di conformatori molecolari e cluster
In questo articolo
Sommario
Abstract
Gli esperimenti di fisica molecolare in fase gassosa e chimica fisica comunemente usano espansioni supersoniche attraverso valvole pulsate per la produzione di fasci molecolari freddi. Tuttavia, queste travi spesso contengono più conformi e grappoli, anche a basse temperature di rotazione. Presentiamo una metodologia sperimentale che consente la separazione spaziale di queste parti costitutive di un'espansione del fascio molecolare. Usando un deflettore elettrico il fascio è separato dal suo rapporto massa-dipolo momento, analogo a un bender o uno spettrometro di massa del settore elettrico che disperde spazialmente molecole cariche sulla base del loro rapporto massa-carica. Questo deflettore sfrutta l'effetto Stark in un campo elettrico disomogeneo e permette la separazione di singole specie di molecole e ammassi polari neutri. Inoltre permette la selezione della parte più fredda di un fascio molecolare, poiché gli stati quantici rotazionali a bassa energia generalmente sperimentano la più grande deflessione. Diversi isomeri strutturali (conformi) di una specie possono essere separati a causa della diversa disposizione dei gruppi funzionali, che porta a momenti di dipolo distinti. Questi sono sfruttati dal deflettore elettrostatico per la produzione di un campione conformativo puro da un fascio molecolare. Allo stesso modo, possono essere selezionate stechiometrie a grappolo specifico, poiché la massa e il momento di dipolo di un dato ammasso dipendono dal grado di solvazione intorno alla molecola madre. Ciò consente esperimenti su specifiche dimensioni e strutture degli ammassi, consentendo lo studio sistematico della solvazione di molecole neutre.
Introduzione
I moderni esperimenti di fisica molecolare in fase gassosa e chimica fisica spesso usano espansioni supersoniche di molecole bersaglio per produrre campioni molecolari a freddo rotazionale all'interno di un fascio molecolare. Tuttavia, anche a basse temperature rotazionali di 1 K, che possono essere ottenute regolarmente utilizzando espansioni supersoniche, le grandi molecole possono ancora rimanere in conformazioni multiple all'interno delfascio 1. Allo stesso modo la produzione di ammassi molecolari in una sorgente di fascio non si traducono in una singola specie, ma piuttosto nella formazione di una "zuppa a grappolo", contenente molte stechiometrie a gr....
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Protocollo
1. Descrizione dell'installazione sperimentale
Uno schema della configurazione e del deflettore del fascio molecolare in fase gassosa è mostrato nella figura 221. Si compone di
- Una valvola pulsata di Even-Lavie29 contenente il campione molecolare. Altre valvole a fascio molecolare pulsato possono essere utilizzate allo stesso modo finché si forma un fascio molecolare freddo (O(1 K)). I seguenti parametri sono specifici per la valvola Even-Lavie impiegata. Negli esperimenti qui presentati la valvola viene azionata a una velocità di ripetizione di 20 Hz con alte pressioni di supporto (elio a ~ ....
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Risultati
La tecnica di deflessione elettrostatica è stata applicata con successo alla separazione degli isomeristrutturali 16 e degli ammassi neutri21,nonché alla produzione di campioni molecolari selezionati a stato quanticorotazionale 31. Lo dimostriamo con risultati rappresentativi per la separazione di cis e trans conformatori di 3-fluorofenolo e cluster di indolo(H2O)n selezionati per dimensioni.
I conformiri 3-fluorofenoli s.......
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Discussione
Durante questo manoscritto, si presume la familiarità con componenti a vuoto ultra-alto, valvole a fascio molecolare pulsato e sorgenti laser e le relative procedure di sicurezza dovrebbero sempre essere rispettate. È necessario prestare particolare attenzione quando si maneggiano gli elettrodi ad alta tensione per il deflettore. Le loro superfici devono essere lucidate secondo standard elevati e devono essere assolutamente pulite per evitare l'arco all'interno della camera a vuoto. Prima del primo utilizzo gli elettrodi devono essere condiz.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato dal cluster di eccellenza "The Hamburg Center for Ultrafast Imaging – Structure, Dynamics and Control of Matter at the Atomic Scale" della Deutsche Forschungsgemeinschaft e dall'Istituto Virtuale Helmholtz "Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes".
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Sistema di aspirazione | vario, es. Pfeiffer Vacuum, Varian, Edwards, Leybold | ||
| Dye laser | system varius, es. Coherent, Spectra Physics, Syrah, LIOP-TEC, Radiant Dyes… | ||
| Valvola pulsata | Even-Lavie | ||
| Alimentatore ad alta tensione | es. FUG | HCP 14-20000 | |
| Deflettore | |||
| Spettrometro a tempo di volo | su misura Jordan TOF | C-677 | |
| Alimentatore TOF | Jordan TOF | D-603 | |
| Lente di messa a fuoco | Thorlabs | LA4745 | |
| Stadio di traslazione | es. Vision Lasertechnik | 8MT167-25 | |
| Digitizer | es. Agilent | Acquiris DC440 | |
| Generatore di ritardo digitale | Stanford Systems | SRS DG645 | |
| Schiumatoio a fascio molecolare | Beam Dynamics Inc. | http://www.beamdynamicsinc.com/ |
Riferimenti
- Rizzo, T. R., Park, Y. D., Peteanu, L., Levy, D. H. Electronic spectrum of the amino acid tryptophan cooled in a supersonic molecular beam. J. Chem. Phys. 83, 4819-4820 (1985).
- Itatani, J., et al. Tomographic imaging of molecular orbitals. Nature. 432, 867....
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Ristampe e permessi
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