Name: Coulomb explosie Imaging als een instrument om te onderscheiden tussen stereo-isomeren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 51 s
Description: Leer Coulomb explosie imaging om de handedheid van individuele chirale moleculen in de gasfase te bepalen. Deze multicoincidentie-techniek met femtoseconde laser onthult stereochemische dynamica.

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

Wij danken Robert Berger (Philipps-Universität Marburg, Duitsland) voor inspirerende discussies over de interpretatie van onze gegevens en moleculaire chiraliteit in het algemeen. Wij zijn dankbaar aan Julia Kiedrowski, Alexander Schießer en Michael Reggelin van de TU Darmstadt (Duitsland), evenals Benjamin Spenger, Manuel Mazenauer en Jürgen Stohner van ZHAW Wädenswil (Zwitserland) voor het verstrekken van het monster.
Het project werd gesteund door het initiatief van de staat Hessen voor wetenschappelijke en economische Excellence onder de focus Flamingo (Electron dynamica van chirale systemen) en het federale ministerie van onderwijs en onderzoek (goedgekeurd). MS erkent financiële steun door de Adolf Messer foundation.

<ol><li>Gübitz, G., Schmid, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chiral+Separation+by+Chromatographic+and+Electromigration+Techniques.+A+Review%5BTitle%5D)+AND+%22Biopharm.+Drug+Disposition%22%5BJournal%5D)">Chiral Separation by Chromatographic and Electromigration Techniques. A Review.</a> Biopharm. Drug Disposition. 22, 291-336 (2001).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Comprehensive+Chiroptical+Spectroscopy%22">Comprehensive Chiroptical Spectroscopy</a>. Berova, N., Polaravapu, P. L., Nakanishi, K., Woody, R. W. , Wiley. Hoboken. (2012).</li>
<li>Bijvoet, J. M., Peerdeman, A. F., van Bommel, A. J. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nature/journal/v168/n4268/abs/168271a0.html">Determination of the Absolute Configuration of Optically Active Compounds by means of X-rays.</a> Nature. 168 (4268), 271-272 (1951).</li>
<li>Pitzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Determination+of+Absolute+Molecular+Stereochemistry+in+Gas+Phase+by+Coulomb+Explosion+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Direct Determination of Absolute Molecular Stereochemistry in Gas Phase by Coulomb Explosion Imaging.</a> Science. 341 (6150), 1096-1100 (2013).</li>
<li>Pitzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Absolute+Configuration+from+Different+Multifragmentation+Pathways+in+Light-Induced+Coulomb+Explosion+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Phys+Chem%22%5BJournal%5D)">Absolute Configuration from Different Multifragmentation Pathways in Light-Induced Coulomb Explosion Imaging.</a> Chem Phys Chem. 17 (16), 2465-2472 (2016).</li>
<li>Vager, Z., Naaman, R., Kanter, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coulomb+Explosion+Imaging+of+small+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Coulomb Explosion Imaging of small molecules.</a> Science. 244 (4903), 426-431 (1989).</li>
<li>Herwig, P. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+the+Absolute+Configuration+of+a+Chiral+Epoxide+in+the+Gas+Phase%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Imaging the Absolute Configuration of a Chiral Epoxide in the Gas Phase.</a> Science. 342 (6162), 1084-1186 (2013).</li>
<li>Dörner, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037015739900109X">Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy: a 'momentum microscope' to view atomic collision dynamics.</a> Physics Reports. 330, 95-192 (2000).</li>
<li>Ullrich, J., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/66/9/203/meta">Recoil-ion and electron momentum spectroscopy: reaction-microscopes.</a> Rep. Prog. Phys. 66 (9), 1463-1545 (2003).</li>
<li>Jagutzki, O., et al. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/1046770/">Multiple Hit Readout of a Microchannel Plate Detector With a Three-Layer Delay-Line Anode.</a> IEEE Trans Nucl Sci. 49 (5), 2477-2483 (2002).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22RoentDek+GmbH+MCP+Delay+Line+Detector+Manual%22">RoentDek GmbH MCP Delay Line Detector Manual</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://www.roentdek.com/manuals/MCP%20Delay%20Line%20manual.pdf">http://www.roentdek.com/manuals/MCP%20Delay%20Line%20manual.pdf</a> (2017).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22RoentDek+GmbH+The+RoentDek+Constant+Fraction+Discriminators+CFD8c%2C+CFD7x%2C+CFD4c%2C+CFD1c+and+CFD1x%22">RoentDek GmbH The RoentDek Constant Fraction Discriminators CFD8c, CFD7x, CFD4c, CFD1c and CFD1x</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://www.roentdek.com/manuals/CFD%20Manual.pdf ">http://www.roentdek.com/manuals/CFD%20Manual.pdf </a> (2017).</li>
<li>Zeller, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+the+He2+quantum+halo+state+using+a+free+electron+laser%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Imaging the He2 quantum halo state using a free electron laser.</a> PNAS. 113 (51), 14651-14655 (2016).</li>
<li>Pitzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-4075/49/23/234001">Stereochemical configuration and selective excitation of the chiral molecule halothane.</a> J. Phys. B.: At. Mol. Opt. Phys. 49 (23), 234001(2016).</li>
<li>Hine, J., Dowell, A. M., Singley, J. E. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01583a062">Carbon Dihalides as Intermediates in the Basic Hydrolysis of Haloforms: IV Relative Reactivities of Haloforms.</a> J. Am. Soc. Chem. 78, 479-482 (1956).</li>
<li>Wales, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900211021528">A coincidence detection algorithm for improving detection rates in coulomb explosion imaging.</a> Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. A. 667, 11-15 (2012).</li>
<li>Kastirke, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Konstruktion+und+Aufbau+einer+UHV-tauglichen+COLTRIMS-Kammer%22">Konstruktion und Aufbau einer UHV-tauglichen COLTRIMS-Kammer</a>. , Goethe-University Frankfurt. Master Thesis (2014).</li>
<li>Calegari, F., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-4075/49/14/142001/meta">Charge migration induced by attosecond pulses in bio-relevant molecules.</a> J. Phys. B.: At. Mol. Opt. Phys. 49 (14), 142001(2016).</li>
<li>Gaie-Levrel, F., Garcia, G. A., Schwell, M., Nahon, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((VUV+state-selected+photoionization+of+thermally-desorbed+biomolecules+by+coupling+an+aerosol+source+to+an+imaging+photoelectron%2Fphotoion+coincidence+spectrometer%3A+case+of+the+amino+acids+tryptophan+and+phenylalanine%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">VUV state-selected photoionization of thermally-desorbed biomolecules by coupling an aerosol source to an imaging photoelectron/photoion coincidence spectrometer: case of the amino acids tryptophan and phenylalanine.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 7024-7036 (2010).</li>
<li>Ablikim, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+absolute+geometries+of+cis+and+trans+molecular+isomers+by+Coulomb+Explosion+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Identification of absolute geometries of cis and trans molecular isomers by Coulomb Explosion Imaging.</a> Sci. Rep. 6, 38202(2016).</li>
</ol>

De auteurs verklaren geen concurrerende belangen.

Vanwege de verscheidenheid aan onderdelen vereist een COLTRIMS setup een vrij hoog niveau van technische expertise, met name op het gebied van vacuüm techniek, deeltje detection, snelle elektronica en data-analyse. Voordat ik overga tot het onderzoek van complexe soorten, moet het dus worden grondig gecontroleerd als de setup goed, bijvoorbeeld draait door het uitvoeren en analyseren van een meting op een diatomic of triatomisch soorten.
Optimaliseren van de intensiteit en de duur van...

Chiraliteit is een functie van onze natuur die al meer dan 150 jaar fascinerende onderzoekers. In de 19e ontdekt eeuw, Pasteur, van't Hoff en anderen dat moleculen kunnen optreden in twee spiegelbeeld structuren die niet super-waardoor - zoals onze linker- en rechterhand. Deze eigenschap werd genoemd 'chiraal centrum', van het Griekse woord voor 'hand'.
Tot nu toe is geen verschil in thermodynamische eigenschappen of in de energieniveaus van links - en rechtshandig vormen (de twee ' enantiomeren') gevonden. Om de handigheid van een monster te analyseren en te scheiden van de enantiomeren, kan interactie met andere chirale moleculen worden gebruikt, zoals bijvoorbeeld in verschillende chromatographical benaderingen wordt gedaan. 1 Chiroptical methoden zoals (vibrationele) circulair dichroïsme, (V) CD en optische hiervoor dispersie, ORD, worden routinematig die onderscheid maken tussen enantiomeren. 2
Als het gaat om de bepaling van de microscopische structuur, vereisen deze technieken extra informatie, bijvoorbeeld van quantum-chemische berekeningen. De enige techniek die is algemeen aanvaard om rechtstreeks de absolute configuratie is abnormaal Röntgendiffractie. 3
Onlangs is gebleken dat de absolute configuratie van eenvoudige chirale soorten kan worden bepaald door Coulomb explosie Imaging. 4 , 5 in deze aanpak, moleculen in de gasfase zijn vermenigvuldigen geïoniseerd zodat de resterende kernen sterk elkaar afstoten. Deze afkeer leidt tot snelle fragmentatie ('explosie') van de moleculen. De richting en de omvang van het fragment momenta correlaat aan de structuur van de molecule – voor kleine molecules, de dynamiek richtingen overeen met verrassend goed de obligatie-assen. Coulomb explosie voor Moleculaire structuurbepaling heeft zijn baanbrekend werk verricht met behulp van molecuulion balken uit een versneller. 6 deze lichtbundel folie techniek heeft onlangs ook toegepast voor chirale erkenning. 7
In tegenstelling tot abnormale röntgendiffractie mag het monster geen kristallijne maar verstrekt in de gasfase. Dit maakt de Coulomb explosie aanpak ideaal voor vluchtige soorten en dus aanvulling op Röntgendiffractie. In bepaalde gevallen kan zelfs de rechts-of linkshandigheid worden bepaald voor individuele moleculen.
In de praktijk, heeft de exacte wederopbouw van de moleculaire structuur moeilijk zelfs voor methaan derivaten, bijvoorbeeld moleculen met een centrale koolstof en verschillende substituenten bewezen. Dit wordt toegeschreven aan het feit dat de interactie tussen de fragmenten niet precies Coulombic is en dat niet alle obligaties tegelijk breken. Met het oog op de stereochemische informatie, met name om te onderscheiden tussen enantiomeren, is deze reconstructie gelukkig niet nodig. In plaats daarvan kunnen de vectoren van de dynamiek van de verschillende fragmenten worden gecorreleerd zodanig dat deze een aantal dat is verschillend voor de links - en rechtshandig moleculen. Om betrouwbare resultaten, moeten ten minste vier fragment momenta worden geregistreerd.
Om te meten deze dynamiek informatie, moeten de fragmenten uit één- en slechts één-moleculaire uiteenvallen worden gedetecteerd in de stap van een enkele meting. Deze aandoening wordt meestal aangeduid als "samenvallende detectie". Bovendien, moeten de richtingen van de emissie worden geanalyseerd, die van invloed zijn bedragen in de praktijk om de tijd en de positie van het fragment te registreren in een lijst-modus-gegevensindeling.
In de atomaire en moleculaire fysica, zijn technieken ontwikkeld, die deze benadering van de meting worden geïmplementeerd door gebruik te maken van elektrostatische spectrometers voor massale scheiding en en positie-tijdgevoelige multi-hit detectoren. Het meest prominente voorbeeld is de COLTRIMS (koude Target terugslag Ion Momentum spectroscopie) setup – ook bekend als reactie Microscoop. 8 , 9 een schets voor dit soort experimenten wordt gegeven in Figuur 1. In tegenstelling tot een standaard COLTRIMS die elektronen ook kan opnemen, vereist Coulomb explosie Imaging alleen de ion detector.
Spectrometer en detector zijn gemonteerd onder ultra hoog vacuüm (&#60; 1 x 10-9 hPa) om te voorkomen dat de oprichting van ionen uit residuele gas. Afzonderlijke moleculen van het monster worden geleverd via een gasvormige gratis moleculaire straal gemaakt door supersonische uitbreiding: op grond van de dampdruk, de moleculen uit te breiden door middel van een kleine spuitmond (ongeveer 50 µm diameter) in het vacuüm. Dit deel van het experiment, de kamer van de bron, wordt gescheiden van de interactie-regio door meestal twee skimmers en differentieel gepompt stadia. Een extra differentieel gepompt sectie ligt direct achter de interactie regio te dumpen van de gas-jet en dus vermijden achtergrond gas in de regio van de interactie.
De ioniserende straling snijdt met behulp van de moleculaire straal onder 90°. De meeste laboratoria gebruiken tegenwoordig femtoseconde laserpulsen, hoewel synchrotronstraling, snelle ionen of elektron effect mogelijk 'projectielen' voor het opwekken van Coulomb explosie.
Het volgende protocol maakt de veronderstelling dat een setup uitvoeren voor samenvallende beeldvorming van ionen en een laser femtoseconde zijn beschikbaar in het lab. De piek intensiteit die nodig zijn voor het opwekken van Coulomb explosie in vier of zelfs vijf fragmenten moet worden over de volgorde van 6 x 1014 W/cm2. Om te voorkomen dat de buitengewoon lange metingen, moet de herhaling van de laser 10 kHz of meer. Dit is van cruciaal belang, want aan de ene kant, samenvallende detectie alleen kan worden vastgesteld als de kans voor versnippering in de laser focus ligt aanzienlijk lager dan 1 per laser pulse (idealiter niet meer dan 10%). Het percentage van de totale fragmentatie, aan de andere kant, mag niet lager zijn dan een paar kHz omdat het aandeel van de relevante multifragmentation trajecten meestal minder dan 10-4 is. Zo bemoedigend feit, dient te worden vermeld dat in principe al een interne versnippering gebeurtenis is voldoende om te identificeren van de configuratie van een monster enantiomeer en die detectie van een paar honderd toelaat om te bepalen van de overvloed van de enantiomeren in een steekproef van de onbekende Enantiomere samenstelling.

<table><tbody><tr><td>CHBrCl2</td><td>SigmaAldrich</td><td>139181-10G</td><td>of een andere geschikte steekproef</td></tr><tr><td>femtosecond laser systeem</td><td>KMLabs</td><td>Wyvern500</td><td></td></tr><tr><td>Hoog reflecterende spiegels</td><td>EKSMA</td><td>042-0800</td><td></td></tr><tr><td>spiegelbevestigingen</td><td>Newport</td><td>U100-A-LH-2K&nbsp;&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>focusspiegel (beschermde zilver, f = 75 mm)</td><td>Thorlabs&nbsp;</td><td>CM254-075-P01</td><td>(indien beschikbaar: f = 60 mm)</td></tr><tr><td>COLTRIMS spectrometer, inclusief elektronica en data acquisitie systeem</td><td>RoentDek</td><td>op maat</td><td>in tegenstelling tot de standaard COLTRIMS, is slechts één detector nodig</td></tr></tbody></table>

coulomb explosie imaging als een instrument om te onderscheiden tussen stereo-isomeren

Coulomb Explosion Imaging as a Tool to Distinguish Between Stereoisomers

Dit artikel toont hoe de COLTRIMS (koude Target terugslag Ion Momentum spectroscopie) of de "reactie Microscoop" techniek kan worden gebruikt om te onderscheiden tussen enantiomeren (stereo-isomeren) van eenvoudige chirale soorten op het niveau van afzonderlijke moleculen. In deze benadering een gasvormige moleculaire straal van het monster breidt uit naar een vacuuemcel en kruist met de laserpulsen femtoseconde (fs). De hoge intensiteit van de pulsen leidt tot snel meerdere ionisatie, ontsteken een zogenaamde Coulomb explosie die verschillende kationische (positief geladen) fragmenten produceert. Een elektrostatisch veld begeleidt deze caties op tijd en positie gevoelige detectoren. Gelijkaardig aan een massaspectrometer time-of-flight, de aankomsttijd van elke ion levert informatie over de massa. Als een overschot, is het elektrostatische veld aangepast op een manier dat de richting van de emissie en de kinetische energie na fragmentatie tot variaties in de time-of-flight en in de positie van invloed op de detector leiden.
Elke ion effect creëert een elektronisch signaal in de detector; Dit signaal is behandeld door Hoogfrequent elektronica en gebeurtenis door gebeurtenis geregistreerd door een computer. De geregistreerde gegevens komen overeen met de tijden van de gevolgen en posities. Met deze gegevens, kunnen de energie en de richting van de emissie van elk fragment worden berekend. Deze waarden zijn gerelateerd aan de structurele eigenschappen van de molecule onderzochte, dat wil zeggen aan de bindingslengte en de relatieve posities van de atomen, waardoor bepalen molecuul door molecule de handigheid van eenvoudige chirale soorten en andere isomere functies.

In dit deel tonen we de resultaten voor de halomethanes. Deze soorten zijn ideaal voor het aantonen van de principiële experimenten door hun eenvoud en hoge dampdruk. In de tussentijd heeft de meer complexe soorten halothaan onderzocht met behulp van één soft-x-ray fotonen van een synchrotron bron voor het opwekken van meerdere ionisatie. 14
CHBrClF
<p class="jove_content" fo:keep-together.within-page...

Voor kleine chirale soorten biedt Coulomb explosie Imaging een nieuwe benadering om te bepalen van de handigheid van individuele moleculen.

Coulomb explosie Imaging als een instrument om te onderscheiden tussen stereo-isomeren

This article shows how the COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy) or the "reaction microscope" technique can be used to distinguish ...

Het algemene doel van dit experiment is om Coulomb-explosie te gebruiken om de chiraliteit van individuele moleculen in de gasfase te beeldvormen. Deze methode is een nieuwe benadering om belangrijke vragen in de stereochemie te beantwoorden. In het bijzonder maakt het mogelijk om de absolute configuratie van kleine chirale componenten en hun foto-geïnduceerde dynamiek te bepalen.Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat de energie en emissierichting van alle geladen fragmenten uit een moleculaire splitsing in coincidentie kunnen worden geregistreerd. We hebben deze multicoincidentie-beeldvormingstechniek gedurende een periode van meer dan 25 jaar ontwikkeld om meer te leren over en de geheimen van de stereochemie op basis van enkelvoudige moleculen te meten. De kern van het experiment is een opstelling voor de coincidentie-beeldvorming van ionen en een femtosecondelaser, zoals dit COLTRIMS-apparaat.De femtoseconde laserstraal komt uit een aangrenzende ruimte. De basisprincipes van de COLTRIMS-techniek worden in deze animatie weergegeven. Een moleculaire straal treedt de vacuümkamer binnen via een sproeier en een skimmer.Een laserstraal kruist de moleculaire bundel in een rechte hoek en leidt tot ionisatie en daaropvolgende fragmentatie. Het elektrisch veld in de spectrometer geleidt de ionen naar de detector, waar de tijden en posities van hun inslagen worden geregistreerd. Bereid de opstelling voor gebruik voor en controleer het vacuüm in de interactiekamer.De druk moet lager zijn dan 10⁻⁹ hPa. Voer de uitlijning van de bundel uit terwijl de laser is ingeschakeld en op lage intensiteit staat. Zorg ervoor dat de bundel de experimentele kamer binnengaat en wordt gereflecteerd door de focusspiegel van de kamer.Gebruik een beamcard om te controleren of de inkomende en uitgaande stralen ruimtelijk samenvallen. Blokkeer de laserstraal voordat u verdergaat. Maak u klaar om de voedingen van de spectrometer en de detector in te schakelen.Zet eerst de vacuümmeters in de interactiekamer uit. Sluit vervolgens de versterkte signaaluitgang van de microkanaalplaatjes aan op een snelle oscilloscoop. Zet nu de hoogspanningsvoedingen voor de detector en het elektrische veld in de spectrometer in.Keer terug naar het werken met de laserstraal door deze eerst te ontblokkeren. Houd een draaibare polarisatiefilter gereed om de intensiteit van de straal aan te passen. Plaats een vermogensmeter in de straal vlak voor de kamer en gebruik het filter om de straalintensiteit aan te passen naar minder dan 10¹⁴ watt per vierkante centimeter.Voor deze opstelling komt dit overeen met 100 milliwatt op de vermogensmeter. Verwijder de vermogensmeter en observeer de oscilloscoopcurve. Het is essentieel om de signaalkwaliteit en de detectorinstellingen te controleren.Als er te veel ruis wordt geregistreerd, zijn de werkelijke coincidenties zeer moeilijk te vinden. De signaalfrequentie moet ongeveer 5% van de herhalingssnelheid van de laser bedragen. Het signaal moet één piek van enkele honderden millivolt hebben zonder enige ringing.De breedte van de signalen van de microchannelplate mag 10 nanoseconden niet overschrijden. Ga nu naar de software voor gegevensverwerving. Toon daar een afbeelding van de detector, welke een cirkel moet zijn met een diffuse vlek in het centrum als gevolg van de laser.Lever op dit punt één bar argon uit een gascilinder als bron voor de gasstraal. Bekijk het live-detectorbeeld in de software voor gegevensacquisitie terwijl de focusspiegel wordt afgesteld. Als er een smalle stip verschijnt, is de overlap tussen de moleculaire straal en de laserstraal gelokaliseerd.Het doel is om de overlap van de jetstraal te maximaliseren en de tellingen in de jetspot te verhogen. Bereid na het optimaliseren van de overlap van de jetstraal het monster voor gebruik in het experiment voor. Dit monster bevindt zich al in een cilinder die compatibel is met de opstelling.Koel eerst de cilinder één tot twee minuten in vloeibare stikstof om monsterverlies te voorkomen. Sluit de gekoelde cilinder aan op het jet-systeem en draai de verbinding stevig aan om deze vacuümdicht te maken. Open vervolgens de klep om het systeem enkele seconden te pompen om de lucht te verwijderen.Wacht tot het monster weer op kamertemperatuur is voordat u het ventiel naar de jet-nozzle opent. De druk in de bronkamer zou moeten toenemen. Keer terug naar de software voor gegevensacquisitie.Verifieer op de computer of een jet spot nog zichtbaar is en identificeer de meest prominente pieken in het time-of-flight spectrum. Werk verder in de software voor gegevensacquisitie. Maak voor de analyse een plot met de time-of-flight van het eerste gedetecteerde ion op de x-as en de time-of-flight van het tweede gedetecteerde ion op de y-as.Wanneer twee fragmenten in coïncidentie zijn gedetecteerd, verschijnen zij als regio's met veel tellingen. Als twee fragmenten samen gelijk zijn aan de massa van het moederdeeltje, voldoen ze aan de behoudswet van het momentum en verschijnen ze als scherpe diagonale lijnen. Voer een vluchttijdmeting uit van vier deeltjes met een plot die is gemaakt door de vluchttijden van de eerste en tweede hits op te tellen voor de waarde op de x-as en de vluchttijden van de derde en vierde hits op te tellen voor de waarde op de y-as.De posities en vormen van de resulterende structuren onthullen informatie over de massa's en momenta. Pas het laservermogen aan zodat het aantal counts in het spectrum wordt geoptimaliseerd. Bij het optimaliseren van de snelheid voor de relevante dissociatie moet er rekening mee worden gehouden dat de totale snelheid 10% van de herhalingssnelheid van de laser niet mag overschrijden om valse coïncidenties te voorkomen.Deze gegevens zijn afkomstig van een synthetisch racemisch mengsel van bromchloorfluormethaan. Er worden alleen gebeurtenissen weergegeven waarbij fragmentatie in vijf enkelvoudig geladen ionen is geregistreerd. De horizontale as is berekend met behulp van een drievoudig product van de momentumvectoren van de halogeenionen.Het S-enantiomeer bevindt zich links in het histogram. Het diagram illustreert de bijbehorende hoekgegevens. Het R-enantiomeer bevindt zich rechts in het histogram, samen met een diagram ter illustratie van de hoek.De herhalingssnelheid van de laser was 100 kilohertz en de meting duurde ongeveer 11 uur. Deze animatie demonstreert hoe het mogelijk is om de geregistreerde impulsvectorgegevens van de fragmenten te gebruiken om hun willekeurige oriëntatie in de jets om te zetten naar een moleculair coördinatensysteem. Na het bekijken van deze video zou u een idee moeten hebben van hoe Coulomb-explosie-imaging wordt uitgevoerd met behulp van de COLTRIMS-techniek.Het registreren van de impulsvectoren van vier of vijf fragmenten in coïncidentie maakt een gedetailleerd inzicht in het molecuul mogelijk. Het extraheren van deze informatie uit de ruwe gegevens vereist echter veel inspanning tijdens de analysestap. De geheimen van de levenswetenschappen in de wereld van moleculen spelen zich af op een tijdschaal van een miljardste van een miljardste van een seconde, en onze methode kan deze snelle dynamiek onthullen en visualiseren.

coulomb-explosion-imaging-as-tool-to-distinguish-between

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Een combinatie van drie enkele golflengte korte gepulste lasers wordt gebruikt om coherent anti-Stokes Raman scattering (auto's) en dubbel-resonante CARS (DR-CARS) te genereren. Het verschil tussen deze signalen zorgt voor een verbeterde gevoeligheid voor anders moeilijk te coherent Raman signalen te detecteren, waardoor beeldvorming van zwakke Raman scatterers.

Differentiële beeldvorming van biologische structuren met dubbel-resonante Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS)

Desorptie electrospray ionisatie massaspectrometrie (DESI-MS) is een ambient methode waarbij monsters, met inbegrip van biologische weefsels, kunnen worden afgebeeld met een minimale monstervoorbereiding. Door rastering het monster onder de ionisatie-elektrode, deze spray-gebaseerde techniek voldoende ruimtelijke resolutie om moleculaire kenmerken van belang te onderscheiden binnen coupes.

Beeldvorming van biologische weefsels door desorptie electrospray ionisatie massaspectrometrie

We presenteren een techniek die de ruimtelijke scheiding mogelijk maakt van verschillende conformers of clusters die aanwezig zijn in een moleculaire straal. Een elektrostatische deflector wordt gebruikt om soorten te scheiden door hun massa-dipoolmomentverhouding, wat leidt tot de productie van gasfase-ensembles van een enkele conformer of cluster stoichiometrie.

Ruimtelijke scheiding van moleculaire conformers en clusters

We presenteren een protocol voor het creëren van een realtime film van een moleculair rotatiegolfpakket met behulp van een hoogwaardige Coulomb-explosie-beeldvormingsopstelling.

Direct Imaging van Laser-driven Ultrasnelle Moleculaire Rotation

Hier presenteren we een protocol voor photoelectron imaging anionogene soorten. Anionen gegenereerd onder vacuüm en gescheiden door massaspectrometrie zijn gesondeerd met behulp van snelheid toegewezen photoelectron imaging, het verstrekken van gegevens anion, neutrale energieniveaus, anion en neutrale structuur en het karakter van de elektronische staat van anion.

Photoelectron beeldvorming van anionen geïllustreerd door 310 Nm detachement van F−

Ionenmobiliteitsspectrometrie (IMS) is een interessante aanvulling op massaspectrometrie voor de karakterisering van biomoleculen, met name omdat het gevoelig is voor isomisme. Dit protocol beschrijft een tandem IMS (IMS/IMS) experiment, dat de isolatie van een molecuul en het genereren van de mobiliteitsprofielen van zijn fragmenten mogelijk maakt.

Een cyclische ionenmobiliteitsspectrometer gebruiken voor tandem-ionmobiliteitsexperimenten

Dit artikel vergelijkt direct de resolutie, gevoeligheid en beeldcontrasten van gestimuleerde Raman-verstrooiing (SRS) en coherente anti-Stokes Raman-verstrooiing (CARS) geïntegreerd in hetzelfde microscoopplatform. De resultaten laten zien dat CARS een betere ruimtelijke resolutie heeft, SRS betere contrasten en spectrale resolutie geeft, en beide methoden hebben een vergelijkbare gevoeligheid.

Directe vergelijking van hyperspectrale gestimuleerde Raman-verstrooiing en coherente anti-stokes Raman-verstrooiingsmicroscopie voor chemische beeldvorming

Er werd een multimodaal, snel hyperspectraal beeldvormingsraamwerk ontwikkeld om breedband vibrationele somfrequentiegeneratie (VSFG)-beelden te verkrijgen, samen met helderveld-, tweede harmonische generatie (SHG)-beeldvormingsmodaliteiten. Omdat de infraroodfrequentie resoneert met moleculaire trillingen, wordt microscopische structurele en mesoscopische morfologische kennis onthuld van symmetrie-toegestane monsters.

Multimodale niet-lineaire hyperspectrale chemische beeldvorming met behulp van lijnscanning Vibrationele somfrequentiegeneratiemicroscopie

Een reeks colorimetrische testen beschreven voor het snel onderscheiden eiwitten, RNA, DNA, en opnieuw in ducing suikers mogelijk heterogene biomoleculaire monsters.

Snelle Colorimetrische Testen om kwalitatief onderscheid RNA en DNA in Biomoleculaire Monsters

Real-time monitoring zorgt voor een snelle optimalisatie van de reacties uitgevoerd met behulp van een continue flow verwerking. Hier is de bereiding van 3-acetylcumarine wordt als voorbeeld gebruikt. De inrichting voor het uitvoeren van in situ-Raman bewaking wordt beschreven, evenals de stappen die nodig zijn om de reactie te optimaliseren.

Real-time monitoring van de reacties uitgevoerd met behulp van continue flow Verwerking: De Bereiding van 3-acetylcumarine als een voorbeeld

Leer Coulomb explosie imaging om de handedheid van individuele chirale moleculen in de gasfase te bepalen. Deze multicoincidentie-techniek met femtoseconde laser onthult stereochemische dynamica.

Coulomb explosie Imaging als een instrument om te onderscheiden tussen stereo-isomeren

Meer video's verkennen