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

Nosso protocolo é particularmente poderoso para olhar para a estrutura e dinâmica de moléculas conjugadas pi no estágio inicial de reações químicas e bioquímicas. Esta técnica tem um pouco mais de sensibilidade e torna o tempo de medição menor do que a espectroscopia espontânea de Raman resolvida pelo tempo convencional no infravermelho próximo com detectores disponíveis hoje. Para começar, complete a configuração óptica como mostrado aqui.

Primeiro, alinhe o raio laser. Com o laser de safira de titânio ligado e aquecido, coloque um cartão de visita atrás da íris dois para agir como uma tela. Ajuste o espelho um até que o feixe passe pelo centro da íris.

Em seguida, ajuste o espelho dois até que o raio laser passe pelo centro da íris dois. Uma vez alinhado, confirme que o feixe passa pelos centros de íris um e íris dois simultaneamente. Com o laser devidamente alinhado, comece a alinhar a linha de atraso óptico.

Primeiro, mova o palco em direção ao espelho dois, tanto quanto ele pode ir usando o botão de direção do controlador de palco. Em seguida, ajuste o espelho um até que o feixe passe pelo centro da íris um. Em seguida, mova o palco o mais longe que puder ir do espelho dois.

Ajuste o espelho dois até que o feixe passe pelo centro da íris um. Agora, mova o palco o mais perto possível da entrada do feixe e confirme que a viga ainda passa pelo centro da íris um. Em seguida, remova a íris um da posição do espelho três e coloque os espelhos três e quatro na linha de atraso óptico.

Ajuste os espelhos três e quatro até que o feixe passe pelo centro da íris dois. Com o filtro de densidade neutra variável no caminho do feixe de incidente, coloque um cartão de visita atrás da placa de safira como uma tela. Gire o filtro para aumentar gradualmente a potência do feixe transmitido até que uma mancha branca amarela seja observada na tela.

Em seguida, gire o filtro ainda mais na mesma direção com muito cuidado até que um anel roxo rodeia a mancha branca amarela na tela. Em seguida, para alinhar o feixe da bomba Raman, coloque o filtro de faixa reflexiva de classificação de volume no caminho do feixe de saída do amplificador paramétrico óptico. Ajuste o filtro bandpass e o espelho 17 usando uma placa de sensor near-IR para observar o ponto do feixe.

Para começar a otimizar o espectro da sonda, execute medições contínuas e maximize a contagem do detector no display. Para isso, gire gradualmente a placa de meia onda um. Em seguida, aumente gradualmente a intensidade do pulso incidente girando filtro de densidade óptica variável um.

Faça isso até que as contagens máximas e mínimas do detector cheguem a cerca de 30.000 e 4.000, respectivamente. Se um grande padrão oscilatório começar a ser observado, gire o filtro de densidade óptica variável na direção oposta até que o padrão desapareça. Para configurar para sobreposição espacial, coloque o helicóptero óptico no caminho do feixe de bomba Raman.

Em seguida, coloque um cartão de sensor próximo de IR na posição da amostra. Ajuste a direção do feixe da bomba Raman ajustando o espelho 21 até que as manchas da bomba de Raman e os feixes da sonda se sobreponham totalmente entre si. Para configurar para a sobreposição temporal, coloque um fotodiodo de pino de arsênio de gálio de lítio na posição da amostra onde os feixes de bomba e sonda Raman se sobrepõem espacialmente entre si.

Em seguida, conecte a saída de sinal do fotodiodo a um osciloscópio digital de 500 mega-hertz por segundo, a fim de monitorar quando a bomba de Raman e os pulsos da sonda chegarem à mesma posição. Defina a escala horizontal do osciloscópio como um nanossegundo por divisão e leia o horário de pico da intensidade do sinal para a bomba de Raman e pulsos da sonda bloqueando o outro pulso. Conecte os tubos de entrada e saída da bomba de engrenagem magnética a uma garrafa contendo 30 mililitros de ciclohexano e comece a fluir ciclohexano, conforme descrito no protocolo de texto.

Execute medições contínuas e verifique se as bandas estimuladas de ciclohexano são observadas no visor. A faixa mais forte de ciclohexano aparece entre os 55º e o 58º pixels quando o comprimento de onda central é definido em 1.410 nanômetros. Uma vez detectadas as bandas Raman estimuladas, maximize as intensidades da banda no display.

Realize isso reajustando iterativamente o espelho 21, a fase rotacional do helicóptero óptico e a posição da linha de atraso óptico dois. Execute uma única medição e salve o espectro como um arquivo de texto. Em seguida, remova o tolueno do reservatório e conecte os tubos de entrada/saída da bomba de engrenagem magnética a uma garrafa contendo 25 mililitros de uma solução de tolueno com 1X vezes 10 às quatro verrugas negativas por litro de betacaroteno.

Então, comece a fluir a solução amostral. Em seguida, coloque o helicóptero óptico no caminho do feixe de bomba actínico. Mova o despejo de feixe do caminho do feixe de bomba actínico para o da viga da bomba Raman.

Em seguida, sobreponha espacialmente a bomba actínica e os feixes da sonda na posição da amostra usando um cartão de visita em vez do cartão de sensor near-IR. Execute medições contínuas e verifique se a absorção transitória do betacaroteno é observada no visor. A faixa de absorção aparece com uma forma diminuindo monotonicamente em direção a comprimentos de onda mais longos ou com duas máximas em torno dos pixels zero e 511.

Maximize a intensidade de absorção reajustando o espelho 32 quando a faixa de absorção transitória for detectada. Pare as medições contínuas e, em seguida, diminua a posição da linha de atraso óptico uma até que a absorção transitória desapareça completamente. Coloque o helicóptero óptico no caminho do feixe da bomba Raman e remova o despejo de feixe do caminho da bomba Raman.

Em seguida, execute um experimento resolvido pelo tempo, conforme descrito no protocolo de texto selecionando o estágio SK do menu suspenso. Digite a posição inicial da faixa A para ser menor em cerca de 50 mícrons em comparação com a posição em que o sinal de absorção transitória desapareceu após a medição do espectro de absorção resolvido pelo tempo. Femtosegundos o tempo resolvido quase-IR estimulado raman espectroscopia foi aplicada à solução de betacaroteno e tolueno.

Os espectros de betacaroteno e tolueno são mostrados aqui. O espectro bruto continha fortes bandas raman do tolueno solvente e uma fraca banda Raman de betacaroteno no estado terrestre, bem como bandas raman de beta-caroteno fotoexcitado. Mostrado aqui são os mesmos espectros, mas subtraídos usando o espectro Raman estimulado da mesma solução em um picosegundo antes da fotoexcitação.

Os espectros após a subtração mostraram linhas de base distorcidas que são causadas pela absorção de betacaroteno fotoexcitado e/ou outros processos ópticos não lineares. As linhas de base tornaram-se planas depois de serem corrigidas com funções polinomiais. Nesta figura, o espectro estimulado de Raman de betacaroteno mostrou duas bandas fortes na região de 1.400 a 1.800 centímetros inversos.

Uma banda raman ampla estimulada em zero picosegundos foi atribuída à vibração de estiramento de ligação dupla C na fase C de betacaroteno S2. Sua posição máxima foi estimada em 1.556 centímetros inversos. A banda de estiramento C de ligação dupla C na fase C de betacaroteno S1 apareceu como a banda de estiramento S2 C double bond C decaiu.

A posição máxima da faixa de estiramento S1 C double bond C foi mudada por oito centímetros inversos de 0,12 para cinco picosegundos. É importante tentar ajustar a direção do feixe de bomba Raman de novo e de novo até que as manchas da bomba de Raman e dos feixes de sonda se sobreponham totalmente entre si para encontrar as bandas de ciclohexane raman estimuladas. Este procedimento pode ser imediatamente usado para outros experimentos resolvidos com tempo femtosegundo, a fim de olhar mais profundamente para a dinâmica de reação química.

Este procedimento permitirá que novas perguntas sejam respondidas à medida que os pesquisadores exploram a química das moléculas conjugadas com pi. Durante a realização deste procedimento, não se esqueça de colocar óculos de segurança para proteger seus olhos contra uma forte luz laser. Isso inclui a luz de dispersão.