Mediçãos de Raman estimuladas do tempo ultrarrápido de sistemas funcionais de πconjugados

Resumo

São descritos detalhes da geração e otimização de sinais, medição, aquisição de dados e manuseio de dados para um espectrômetro de Raman estimulado por tempo femtosegundo. Um estudo de Raman quase infravermelho estimulado sobre a dinâmica de estado animado de β-caroteno no tolueno é mostrado como uma aplicação representativa.

Resumo

A espectroscopia de Raman estimulada pelo tempo femtosegundo é um método promissor de observar a dinâmica estrutural de transitórios de curta duração com transições infravermelhas próximas (quase-IR), porque pode superar a baixa sensibilidade dos espectrômetros espontâneos de Raman na região próxima ao IR. Aqui, descrevemos detalhes técnicos de um multiplex quase IR resolvido no tempo femtosegundo estimulou o espectrômetro raman que desenvolvemos recentemente. Também é fornecida uma descrição da geração e otimização de sinais, medição, aquisição de dados e calibração e correção de dados registrados. Apresentamos uma aplicação do nosso espectrômetro para analisar a dinâmica de estado animado de β-caroteno na solução toluena. Uma faixa de trecho C=C de β-caroteno no segundo singlet mais baixo animado (S₂) estado e o menor singlet animado (S₁) é claramente observado no espectra raman estimulado pelo tempo registrado. O espectrômetro de Raman estimulado pelo tempo femtosegundo é aplicável à dinâmica estrutural dos sistemas π-conjugados de moléculas simples a materiais complexos.

Introdução

A espectroscopia de raman é uma ferramenta poderosa e versátil para investigar as estruturas das moléculas em uma grande variedade de amostras de gases simples, líquidos e sólidos a materiais funcionais e sistemas biológicos. A dispersão de Raman é significativamente melhorada quando a energia fóton da luz de excitação coincide com a energia de transição eletrônica de uma molécula. O efeito Raman de ressonância nos permite observar seletivamente o espectro raman de uma espécie em uma amostra composta de muitos tipos de moléculas. Transições eletrônicas próximas ao IR estão chamando muita atenção como uma sonda para investigar a dinâmica de estado animado de moléculas ....

Protocolo

1. Startup de dispositivos elétricos

1. Ligue o femtosecond Ti:safira a laser de acordo com seu manual de operação. Espere 2 h para o sistema laser se aquecer.
2. Ligue os interruptores de alimentação do helicóptero óptico, os controladores de estágio translacional, o espectrografo, o detector de matrizinas InGaAs e o computador enquanto o sistema está aquecendo. Encha o dewar do detector com nitrogênio líquido.

2. Alinhamento óptico do espectrômetro

1. Ajuste do espelho(Figura 1B)
   1. Verifique a posição do suporte na montagem do espelho.
   2. Gire o botã....

Resultados

A espectroscopia de Raman estimulada pelo tempo femtosegundo foi aplicada à solução β-caroteno em solução de tolueno. A concentração da amostra foi de 1 x 10^-4 mol dm^-3. A amostra foi fotoanimada pelo pulso da bomba actinica a 480 nm com uma energia de pulso de 1 μJ. Os espectros de Raman estimulados pelo tempo de β-caroteno no tolueno são mostrados na Figura 2A. O espectro cru continha fortes bandas raman do tolueno solvente e uma fraca banda raman de .......

Discussão

Fatores cruciais no multiplex quase-IR resolvido femtosecond estimulado raman
Para obter espectros de Raman com alta relação sinal-ruído, o espectro da sonda deve idealmente ter intensidade uniforme em toda a faixa de comprimento de onda. A geração de contínuos de luz branca (seção 2.5) é, portanto, uma das partes mais cruciais dos experimentos de Raman estimulados pelo tempo. Em geral, o espectro da sonda se torna amplo e plano à medida que a intensidade do feixe de incidenteaumenta. Uma alta intensi.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Estágio de Translação de 1 Eixo	OptSigma	TSD-401S	Produtos equivalentes a este também são usados; para M22, L9 e CM na Figura 1A
Linha de Atraso Óptico de 20 cm	OptSigma	SGSP26-200	ODL1 na Figura 1A
Estágio Translacional de 3 Eixos	OptSigma	TSD-405SL	Para L8 na Figura 1A
Estágio Translacional de 3 Eixos	Suruga Seiki	B72-40C	Para FC in Figura 1A
Linha de Atraso Óptico de 5 cm	PMT	HRS-0050	ODL2 na Figura 1A
Al Espelho Côncavo	Thorlabs	CM254-050-G01	Distância focal: 50 mm; CM na Figura 1A
Placa de Base	Suruga Seiki	A21-6	Produtos equivalentes a este também são usados; para M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM e FC na Figura 1A
BBO Crystal	EKSMA	Optics-Type	1, θ = 23,2 graus; BBO na Figura 1A
BK7 Lente plano-côncava	OptSigma	SLB-25.4-50NIR2	Distância focal: 50 mm; Revestimento antirreflexo IR; L6 na Figura 1A
BK7 Lente plano-convexa	OptSigma	SLB-25.4-150PIR2	Distância focal: 150 mm; Revestimento antirreflexo IR; L2, L3, L5 na Figura 1A
Lente plano-convexa BK7	OptSigma	SLB-25.4-100PIR2	Distância focal: 100 mm; Revestimento antirreflexo IR; L4 na Figura 1A
BK7 Lente plano-convexa	OptSigma	SLB-25.4-200PIR2	Distância focal: 200 mm; Revestimento antirreflexo IR; L7 na Figura 1A
Espelho dielétrico de banda larga	OptSigma	TFMS-25.4C05-2/7	M22-M25, M28, M29 na Figura 1A
Fotônica de precisão de espelho dielétrico de banda larga	(filmes finos avançados)	-	M26, M27, M30-M32 na Figura 1A
Placa de meia onda de banda larga	CryLight-HWP3		na Figura 1A
Filtro de vidro colorido	HOYA	IR85	F1 na Figura 1A
Filtro de vidro colorido	HOYA	RM100	F2 na Figura 1A
Filtro de vidro colorido	Schott	BG39	F3 na Figura 1A
Computador	Dell	Vostro 200 Mini Tower	OS: Windows XP
Ciclohexano	Kanto Kagaku	07547-1B
Software de análise de dados	Wavemetrics	Igor Pro 8
Dielétrico Dielétrico Beamsplitter	LAYERTEC-Reflexão		: Transmissão = 2: 1; BS1 na Figura 1A
Dielectric Beamsplitter	LAYERTEC-Reflection		: Transmissão = 1 : 1; BS2, BS3 na Figura 1A
espelho dielétrico	(filmes finos avançados)	-	M1-M8 na Figura 1A
Osciloscópio digital	Tektronix	TDS3054B	500 MHz, tubo
elastômero	-	-	Figura 1E
Femtossegundo Ti:oscilador de safira	Coherent	Vitesse 800-2	Comprimento de onda: 800 nm, duração do pulso: 100 fs, potência média: 280 mW, taxa de repetição: 80 MHz; incluído em Ti:S na Figura 1A
Femtossegundo Ti:sapphire Regenerative Amplifier	Coherent	Legend-Elite-F-HE	Comprimento de onda: 800 nm, duração do pulso: 100 fs, energia de pulso: 3,5 mJ, taxa de repetição: 1 kHz; incluído em Ti:S na Figura 1A
Polarizador de filme	OptSigma	SPFN-30C-26	P1 na Figura 1A
Prisma Glan-Taylor	OptSigma	GYPB-10-10SN-3/7	P2 na Figura 1A
Gold Mirror	OptSigma	TFG-25C05-10	M9-M21 na Figura 1A
Placa de meia onda	OptSigma	WPQ-7800-2M	HWP1 na Figura 1A
Separador harmônico	coerente	TOPAS-C HRs 410-540 nm	HS na Figura 1A
Detector de matriz InGaAs	Horiba	Symphony-IGA-512X1-50-1700-1LS	512 ch, Fotodiodo InGaAs PIN refrigerado a nitrogênio líquido
	Fotônica de Hamamatsu	G10899-01K
Placa de meia onda IR	OptiSource-HWP2		na Figura 1A
Iris	Suruga Seiki	F74-3N	Produtos equivalentes a este também são usados; I1-I17 na Figura 1A
Suporte de Lente	OptSigma	LHF-25.4S	Produtos equivalentes a este também são usados; para L1-L10 na Figura 1A
Microbomba de Bomba de Engrenagem Magnética		184-415
Montagem de Espelho	Siskiyou	IM100. C2M6R	Produtos equivalentes a este também são usados; para M1-M32, BS1-BS3, BBO, CM na Figura 1A
placa de fósforo de infravermelho próximo	Thorlabs	VRC2
Porca	-		Figura 1E, M4; comprado em uma loja de bricolage
Picador	óptico New Focus	3501	OC na Figura 1A
Amplificador paramétrico óptico	Coherent	OPerA-F OPA1	na Figura 1A
Amplificador Paramétrico Óptico		Coerente TOPAS-C	OPA2 na Figura 1A
Suporte do Polarizador	OptSigma	PH-30-ARS	Produtos equivalentes a este também são usados; para P1-P2 e HWP1-3 Na Figura 1A
Tubo de Polifluoroacetato	-		Figura 1E
Suporte de Poste	OptSigma	BRS-12-80	Produtos equivalentes a este também são usados; para M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM e FC na Figura 1A
Célula de Fluxo de	Quartzo Tosoh Quartzo	T-70-UV-2	FC na Figura 1A
Lente Plano-Côncava de Quartzo	OptSigma	SLSQ-25-50N	Distância focal: 50 mm; L8 na Figura 1A
Lente Plano-Convexa de Quartzo	OptSigma	SLSQ-25-100P	Distância focal: 100 mm; L1, L9 na Figura 1A
Lente Plano-Convexa de Quartzo	OptSigma	SLSQ-25-220P	Distância focal: 220 mm; L10 na Figura 1A
Óptica do Cais	Safira	-	3 mm de espessura; SP na Figura 1A
Si PIN Fotodiodo	Hamamatsu Photonics	S3883
Espectrógrafo Único	Horiba Jobin Yvon	iHR320	Distância focal: 32 cm
Haste de aço inoxidável	Suruga Seiki	A41-100	Produtos equivalentes a este também são usados; para M1-M32, BS1-BS3, L1-L10, I1-I17, P1-P2, HWP1-3, F1-F3, VND1-VND2, OC, BPF, HS, BBO, SP, CM e FC na Figura 1A
Haste	de aço inoxidávelNewport	J-SP-2	Figura 1E
Tolueno	Kanto Kagaku	40180-1B
Placa de aço em forma de U	de		Figura 1E; comprado em uma loja de bricolage
Filtro de densidade neutra variável (com um suporte)	OptSigma	NDHN-100	VND1 na Figura 1A
Filtro de densidade neutra variável (com um suporte)	OptSigma	NDHN-U100	VND2 na Figura 1A
Linguagem de programação visual	National Instruments	LabVIEW 2009	O software de controle neste estudo é programado no LabVIEW 2009
Filtro passa-banda de grade de volume	OptiGrate	BPF-1190	BPF na Figura 1A
β-Caroteno	Wako Pure Chemical Industries	035-05531

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