Apresentamos um protocolo para criar um filme em tempo real de um pacote de onda rotacional molecular usando uma configuração de imagem de explosão de Coulomb de alta resolução.
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Artigo de método
Direct Imaging da Laser-driven Ultrafast rotação Molecular
Neste artigo
Resumo
Resumo
Nós apresentamos um método para visualizar induzida por laser, ultra-rápidos moleculares dinâmicas pacote de ondas rotacionais. Nós desenvolvemos uma nova configuração de imagens explosão de Coulomb 2-dimensional em que um ângulo da câmara até então impraticável é realizado. Em nossa técnica de imagem, moléculas diatômicas são irradiados com um pulso de laser forte polarização circular. Os iões atómicos ejectadas são acelerados perpendicularmente à propagação de laser. Os iões encontram-se no plano de polarização de laser são seleccionados através da utilização de uma fenda mecânica e fotografada com uma alta taxa de transferência, detector de 2-dimensional instalado paralelamente ao plano de polarização. Porque um (isotrópico) de impulsos de explosão de Coulomb polarizada circularmente é usado, a distribuição angular dos iões observados ejectados corresponde directamente à função de onda quadrada de rotação no momento da irradiação de impulsos. Para criar um filme em tempo real de rotação molecular, a presente técnica de imagem é combinada com uma bomba de femtosegundo-sonda óconfiguração ptical em que os pulsos da bomba criar unidireccional rotativa conjuntos moleculares. Devido à elevada taxa de transferência de imagem nosso sistema de detecção, a condição experimental bomba-sonda pode ser facilmente optimizada através da monitorização um instantâneo em tempo real. Como resultado, a qualidade do filme observado é suficientemente elevada para visualizar a natureza do movimento das ondas detalhada. Observamos também que a presente técnica pode ser implementada em configurações de imagem íon padrão existente, oferecendo um novo ângulo da câmera ou ponto de vista para os sistemas moleculares sem a necessidade de modificação extensa.
Introdução
Para uma compreensão mais profunda e melhor utilização da natureza dinâmica de moléculas, é essencial para visualizar claramente movimentos moleculares de interesse. Coulomb imagem explosão resolvida no tempo é uma das abordagens poderosas para atingir este objectivo 1, 2, 3. Nesta abordagem, a dinâmica molecular de interesse são iniciadas por um laser de campo ultracurta bomba e, em seguida, são sondadas por um pulso de sonda retardada. Após a irradiação de sonda, as moléculas são multiplamente ionizado e dividida em iões do fragmento devido à repulsão de Coulomb. A distrib....
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Protocolo
NOTA: Através deste protocolo, esclarecer o que realmente fez para desenvolver o presente método. parâmetros exatos, incluindo câmara e design configuração óptica e os tamanhos e tipos de peças, nem sempre são essenciais para aplicar o presente sistema para aparelhos do leitor. A essência dos procedimentos será dado como notas em cada etapa.
1. Construção de um aparelho de imagem-slice 2D
NOTA: Durante esta etapa, todas as peças disponíveis comercialmente e equipamentos, tais como uma bomba de vácuo e um detector, estão instalados de acordo com as instruções do fabricante ou manuais do usuário.
- Tal ....
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Resultados
Figura 4A mostra uma imagem crua somente sonda do N 2+ expulso após irradiação sonda (explosão de Coulomb), tomada por uma sonda laser tiro. Cada ponto brilhante corresponde a um ião. Figura 4B mostra uma imagem resumida de 10.000 imagens de câmera crua binarizadas. Estas imagens mostram que a nossa estrutura de imagem pode monitorar as moléculas de todos os ângulos de orientação do plano de polarização. A Figura 4C mos.......
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Discussão
O presente processo permite captar um filme em tempo real de rotação molecular com uma estrutura de imagem 2D baseada em fenda. Uma vez que os iões observados passar através da fenda, passo 1.5 representa um dos passos essenciais. Os bordos das lâminas de fenda tem de ser afiada. Quando há um pequeno defeito, tal como um dente 0,3 milímetros na fenda, um zero é observado na imagem de iões (Figura 6). Em tal caso, a lâmina de fenda deve ser polida com uma lixa de grão 2000 molhado.
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Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado em parte por doações KAKENHI da Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência (JSPS) e do Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia (MEXT) Japão (#26104539, #26620020, #26810011, #15H03766, #15KT0060, #16H00826 e #16K13927); a Fundação de Ciência e Tecnologia Konica Minolta; o programa "Plantando Sementes para Pesquisa" da TokyoTech; o Projeto de Ciência de Imagem do Centro de Iniciativas Científicas Novas (CNSI) em os Institutos Nacionais de Ciências Naturais (NINS) (#IS261006); o programa conjunto RIKEN-IMS sobre "Fotônica Extrema"; e o Consórcio para Ciência e Tecnologia de Fótons (CPhoST).
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Câmera CMOS | Toshiba TELI | BU-238M-ES | equipada com sensor SONY IMX174 |
| Interruptor de alta tensão | Behlke | HTS-41-03-GSM | |
| Interruptor de alta tensão | Behlke | HTS-80-03 | |
| Gerador de atraso digital | Stanford research systems | DG535 | |
| Gerador de atraso digital | Stanford research systems | DG645 | |
| Placa de microcanal | Photonis | 3075 | |
| Válvula pulsada | LAMID LTD | Válvula Even-Lavie | Modelo de alta repetição, temperatura ambiente |
| Skimmers de feixe molecular | Institute for Molecular Science | 13C11 | Orifício central de 3 e 1,5 mm, ângulo interno completo de 25 graus e comprimento de ~ 50 mm |
| Comparador óptico | Nikon | V-24B | |
| DPSS laser | Lighthouse Photonics | Sprout | |
| Femtosecond Ti: Oscilador de safira | KMLabs | Halcyon | |
| Femtosecond Ti: Amplificador | de safiraQuantronix | Odin-II HE | |
| Estágio linear motorizado | Sigma Koki | KST(GS)-100X | |
| Manual X-stage | Sigma Koki | TSD-601S | |
| Montagem de espelho de alta resolução | Newport | Suprema SX100-F2KN-254 | |
| Montagem de espelho de alta resolução | LIOP-TEC GmbH | SR100-100R-2-HS | |
| Paradigma verificador de polarização | Dispositivos, Inc. | O-tool VIS | |
| Interface de comunicação por instrumentos | National Instruments | NI-MAX | |
| Ambiente de desenvolvimento gráfico para programas de medição | National Instruments | LabVIEW 2014 | |
| Espelho dielétrico de linha laser | CVI/LEO | TLM2-400/800-45UNP | |
| Espelho dielétrico de linha laser | Altechna | Low GDD Espelho | ultrarrápido |
| Linha filme dielétrico Filme | fino | ||
| PBS-GVD | femtossegundo |
Referências
- Stapelfeldt, H., Constant, E., Sakai, H., Corkum, P. B. Time-resolved Coulomb explosion imaging: A method to measure structure and dynamics of molecular nuclear wave packets. Phys. Rev. A. 58, 426-433 (1998).
- Hishikawa, A., Matsuda, A., Fushitani, M., Takahashi, E. J. Visualizing Recurrently Migrating Hydrogen in Acetylene Dication by Intense U....
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Reimpressões e permissões
