JoVE Journal > Chemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Chemistry

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

Published: December 01, 2023
doi:
10.3791/65388
, , ,
1Department of Chemistry and Biochemistry,UC San Diego, 2State Key Laboratory of Molecular Reaction Dynamics, Dalian Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences, 3Materials Science and Engineering Program,UC San Diego, 4Department of Electrical and Computer Engineering,UC San Diego

Summary

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.

Abstract

Vibrational sum-frequency generation (VSFG), een niet-lineair optisch signaal van de tweede orde, wordt van oudsher gebruikt om moleculen op grensvlakken te bestuderen als een spectroscopietechniek met een ruimtelijke resolutie van ~100 μm. De spectroscopie is echter niet gevoelig voor de heterogeniteit van een monster. Om mesoscopisch heterogene monsters te bestuderen, hebben we, samen met anderen, de resolutielimiet van VSFG-spectroscopie verlaagd tot ~1 μm-niveau en de VSFG-microscoop geconstrueerd. Deze beeldvormingstechniek kan niet alleen monstermorfologieën oplossen door middel van beeldvorming, maar ook een breedband VSFG-spectrum opnemen op elke pixel van de beelden. Omdat het een niet-lineaire optische techniek van de tweede orde is, maakt de selectieregel de visualisatie mogelijk van niet-centrosymmetrische of chirale zelfgeassembleerde structuren die vaak worden aangetroffen in onder meer biologie, materiaalkunde en bio-engineering. In dit artikel wordt het publiek door een omgekeerd transmissieontwerp geleid dat het mogelijk maakt om niet-gefixeerde monsters in beeld te brengen. Dit werk laat ook zien dat VSFG-microscopie chemisch-specifieke geometrische informatie van individuele zelfgeassembleerde vellen kan oplossen door deze te combineren met een neurale netwerkfunctie-oplosser. Ten slotte bespreken de beelden die zijn verkregen onder helderveld-, SHG- en VSFG-configuraties van verschillende monsters kort de unieke informatie die wordt onthuld door VSFG-beeldvorming.

Introduction

Vibrationele somfrequentiegeneratie (VSFG), een niet-lineaire optische techniek van de tweede orde1,2, is op grote schaal gebruikt als spectroscopie-instrument om symmetrie-toegestane monsters chemisch te profileren 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13, 14,15,16,17,18,19,20,21,22. Traditioneel wordt VSFG toegepast op grensvlaksystemen 8,9,10,11 (d.w.z. gas-vloeistof, vloeistof-vloeistof, gas-vaste, vaste-vloeistof), die geen inversiesymmetrie hebben – een vereiste voor VSFG-activiteit. Deze toepassing van VSFG heeft een schat aan moleculaire details opgeleverd van begraven grensvlakken 12,13, configuraties van watermoleculen op grensvlakken 14,15,16,17,18 en chemische soorten op grensvlakken 19,20,21,22.

Hoewel VSFG krachtig is geweest in het bepalen van moleculaire soorten en configuraties op grensvlakken, is het potentieel ervan voor het meten van moleculaire structuren van materialen zonder inversiecentra niet vervuld. Dit komt deels omdat de materialen heterogeen kunnen zijn in hun chemische omgeving, samenstellingen en geometrische rangschikking, en een traditionele VSFG-spectrometer heeft een groot verlichtingsgebied in de orde van grootte van 100 μm2. Traditionele VSFG-spectroscopie rapporteert dus over ensemble-gemiddelde informatie van het monster over een typisch verlichtingsgebied van 100 μm2. Dit ensemblemiddeling kan leiden tot signaalannuleringen tussen goed geordende domeinen met tegengestelde oriëntaties en verkeerde karakterisering van lokale heterogeniteiten 15,20,23,24.

Met vooruitgang op het gebied van hoge numerieke apertuur (NA), reflecterende microscoopobjectieven (Schwarzschild- en Cassegrain-geometrieën), die bijna vrij zijn van chromatische aberraties, kan de focusgrootte van de twee bundels in VSFG-experimenten worden verkleind van 100 μm2 tot 1-2μm2 en in sommige gevallen submicron25. Met inbegrip van deze technologische vooruitgang hebben onze groep en anderen VSFG ontwikkeld tot een microscopieplatform 20,23,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36. Onlangs hebben we een omgekeerde optische lay-out en breedbanddetectieschema37 geïmplementeerd, dat een naadloze verzameling van multimodale beelden mogelijk maakt (VSFG, tweede harmonische generatie (SHG) en optisch helderveld). De multimodale beeldvorming maakt een snelle inspectie van monsters mogelijk met behulp van optische beeldvorming, het correleren van verschillende soorten beelden en het lokaliseren van signaalposities op de monsterbeelden. Met de achromatische verlichtingsoptiek en de keuze van de gepulseerde laserverlichtingsbron, maakt dit optische platform een toekomstige naadloze integratie mogelijk van aanvullende technieken zoals fluorescentiemicroscopie38 en Raman-microscopie, onder andere.

In deze nieuwe opstelling zijn monsters zoals hiërarchische organisaties en een klasse van moleculaire zelfassemblages (MSA’s) bestudeerd. Deze materialen omvatten collageen en biomimetica, waarbij zowel de chemische samenstelling als de geometrische organisatie belangrijk zijn voor de uiteindelijke functie van het materiaal. Omdat VSFG een niet-lineair optisch signaal van de tweede orde is, is het specifiek gevoelig voor intermoleculaire arrangementen39,40, zoals intermoleculaire afstand of draaihoeken, waardoor het een ideaal hulpmiddel is voor het onthullen van zowel chemische samenstellingen als moleculaire arrangementen. Dit werk beschrijft de VSFG-, SHG- en helderveldmodaliteiten van het kerninstrument, bestaande uit een met ytterbium gedoteerde holte solid-state laser die een optische parametrische versterker (OPA) pompt, een zelfgebouwde multimodale omgekeerde microscoop en monochromatorfrequentieanalysator gekoppeld aan een tweedimensionale detector voor geladen gekoppeld apparaat (CCD)27. Er wordt een stap-voor-stap constructie- en uitlijningsprocedure en een volledige onderdelenlijst van de installatie verstrekt. Een diepgaande analyse van een MSA, waarvan de fundamentele moleculaire subeenheid bestaat uit één molecuul natrium-dodecylsulfaat (SDS), een veel voorkomende oppervlakteactieve stof, en twee moleculen β-cyclodextrine (β-CD), hierin bekend als SDS@2 β-CD, wordt ook als voorbeeld gegeven om te laten zien hoe VSFG molecuulspecifieke geometrische details van georganiseerde materie kan onthullen. Er is ook aangetoond dat chemisch-specifieke geometrische details van de MSA kunnen worden bepaald met een neurale netwerkfunctie-oplosserbenadering.

Protocol

1. Hyperspectrale lijn-aftastende VSFG-microscoop Laser systeemGebruik een gepulseerd lasersysteem (zie Materiaaltabel) gecentreerd op 1025 nm ± 5 nm. De laser is ingesteld op 40 W, 200 kHz (200 μJ/puls) met een pulsbreedte van ~290 fs.OPMERKING: De exacte herhalingsfrequentie kan variëren, en een laser met een hoge herhalingsfrequentie werkt over het algemeen beter voor deze VSFG-microscoop. Leid de output van de zaadlaser naar een commerciële optische parametrische …

Representative Results

Figuur 5: Moleculaire structuur, morfologie en potentiële oriëntatie van SDS@β-CD. (A) Bovenaanzicht en (B) Zijaanzicht chemische structuur van SDS@β-CD. (C) Representatieve heterogene monsterverdeling van de mesoschaalbladen op het monstervlak. De moleculaire subeenheid kan verschillende oriën…

Discussion

De meest kritische stappen zijn van 1,42 tot 1,44. Het is van cruciaal belang om de objectieflens goed uit te lijnen voor een optische ruimtelijke resolutie. Het is ook belangrijk om het uitgezonden signaal en relais op te vangen en de scanstraal als een lijn bij de ingangsspleten te projecteren. Een goede uitlijning zou de beste resolutie en signaal-ruisverhouding garanderen. Voor een typisch voorbeeld, zoals SDS@2 β-CD 100 μm bij 100 μm vellen, zou een beeld met een goede resolutie (~1 μm resolutie) met een hoge si…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De ontwikkeling van het instrument wordt ondersteund door Grant NSF CHE-1828666. ZW, JCW en WX worden ondersteund door de National Institutes of Health, National Institute of General Medical Sciences, Grant 1R35GM138092-01. BY wordt ondersteund door de Youth Innovation Promotion Association, Chinese Academy of Sciences (CAS, 2021183).

Materials

1x Camera Por Thorlabs WFA4100 connect a camera to a microscope or optical system
25.0 mm Right-Angle Prism Mirror, Protected Gold Thorlabs MRA25-M01 reflect light and produce retroreflection, redirecting light back along its original path
3” Universal Post Holder-5 Pack Thorlabs UPH3-P5 hold and support posts of various sizes and configurations
30 mm to 60 mm Cage Plate, 4 mm Thick Thorlabs LCP4S convert between a 30 mm cage system and a 60 mm cage system
500 mm Tall Cerna Body with Epi Arm Thorlabs CEA1500 provide the function of enabling top illumination techniques in microscopy
60 mm Cage Mounted Ø50.0 mm Iris Thorlabs LCP50S control the amount of light passing through an optical system
60 mm Cage Mounting Bracket Thorlabs LCP01B mount and position a 60 mm cage system in optical setups
Air spaced Etalon SLS Optics Ltd. Customized generate narrow-band 1030 nm light 
Cage Plate Mounting Bracket Thorlabs KCB2 hold and adjust mirrors at a precise angle
CCD Andor Technologies Newton  2D CCD for frequency and spatial resolution
Collinear Optical Parametric Amplifier Light Conversion Orpheus-One-HP Tunable MID light generator
Copper Chloride Thermo Fischer Scientific A16064.30 Self-assembly component
Customized Dichroic Mirror Newport Customized selectively reflects or transmits light based on its wavelength or polarization
Ext to M32 Int Adapter Thorlabs SM1A34 provide compatibility and facilitating the connection between components with different thread types
Infinity Corrected Refractive Objective Zeiss 420150-9900-000 Refractive Objective
Infinity Corrected Schwarzschild Objective Pike Technologies Inc. 891-0007 Reflective objective
Laser Carbide, Light-Conversion C18212 Laser source
M32x0.75 External to Internal RMS Thorlabs M32RMSS adapt or convert the threading size or type of microscope objectives 
M32x0.75 External to M27x0.75 Internal Engraving Thorlabs M32M27S adapt or convert the threading size or type of microscope objectives 
Manual Mid-Height Condenser Focus Module Thorlabs ZFM1030 adjust the focus of an optical element
Monochromator Andor Technologies Shamrock 500i Provides frequency resolution for each line scan
Motorized module with 1" Travel for Edge-Mounted Arms Thorlabs ZFM2020 control the vertical positon of the imaging objective
Nanopositioner Mad City Labs Inc. MMP3 3D sample stage
Resonant Scanner EOPC SC-25 325Hz resonant beam scanner
RGB Color CCD Camera Thorlabs DCU224C Brightfield camera, discontinued but other cameras will work just as well
RGB tube lens Thorlabs ITL200 white light collection
Right Angle Kinematic Breadboard Thorlabs OPX2400 incorporate a sliding mechanism with two fixed positions
Right Angle Kinematic Mirror Mount, 30 mm Thorlabs KCB1 hold and adjust mirrors at a precise angle
Right Angle Kinematic Mirror Mount, 60 mm Thorlabs KCB2 hold and adjust mirrors at a precise angle
SM2, 60 mm Cage Arm for Cerna Focusing Stage Thorlabs CSA2100 securely mount and position condensers
Snap on Cage Cover for 60 mm Cage, 24 in Long, Thorlabs C60L24 enclose and protect the components inside the cage
Sodium dodecyl sulfate Thermo Fischer Scientific J63394.AK Self-assembly component
Three-Chnnale Controller and Knob Box for 1" Cerna Travel Stages Thorlabs MCM3001 control ZFM2020
Tube lens Thorlabs LA1380-AB – N-BK7 SFG signal collection
Visible LED Set Thorlabs WFA1010 provide illumination in imaging setup
Whitelight Source Thorlabs WFA1010 Whitelight illumination source for brightfield imaging
WPH05M-1030 – Ø1/2" Zero-Order Half-Wave Plate, Ø1" Mount, 1030 nm  Thorlabs WPH05M-1030 alter the polarization state of light passing through it
WPLQ05M-3500 – Ø1/2" Mounted Low-Order Quarter-Wave Plate, 3.5 µm  Thorlabs WPLQ05M-3500 alter the polarization state of light passing through it
X axis Long Travel Steel Extended Contact Slide Stages Optosigma TSD-65122CUU positioning stages that offer extended travel in the horizontal (X) direction
XT95 4in Rail Carrier Thorlabs XT95RC4 mount and position optical components
X-Y Axis Translation Stage w/ 360 deg. Rotation Thorlabs XYR1 precise movement and positioning of objects in two dimensions, along with the ability to rotate the platform
XY(1/2") Linear Translator with Central SM1 Thru Hole Thorlabs XYT1 provide precise movement and positioning in two dimensions
Yb doped Solid State Laser Light Conversion CB3-40W Seed laser
β-Cyclodextrin Thermo Fischer Scientific J63161.22 Self-assembly component
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Zhu, X. D., Suhr, H., Shen, Y. R. Surface vibrational spectroscopy by infrared-visible sum frequency generation. Physical Review B. 35 (6), 3047-3050 (1987).
  2. Shen, Y. R. Surface properties probed by second-harmonic and sum-frequency generation. Nature. 337 (6207), 519-525 (1987).
  3. Li, Y., Shrestha, M., Luo, M., Sit, I., Song, M., Grassian, V. H., Xiong, W. Salting up of proteins at the air/water interface. Langmuir. 35 (43), 13815-13820 (2019).
  4. Wang, C., Li, Y., Xiong, W. Extracting molecular responses from ultrafast charge dynamics at material interfaces. Journal of Materials Chemistry C. 8 (35), 12062-12067 (2020).
  5. Nihonyanagi, S., Mondal, J. A., Yamaguchi, S., Tahara, T. Structure and dynamics of interfacial water studied by heterodyne-detected vibrational sum-frequency generation. Annual Review of Physical Chemistry. 64 (1), 579-603 (2013).
  6. Nihonyanagi, S., Yamaguchi, S., Tahara, T. Ultrafast dynamics at water interfaces studied by vibrational sum frequency generation spectroscopy. Chemical Reviews. 117 (16), 10665-10693 (2017).
  7. Singh, P. C., Nihonyanagi, S., Yamaguchi, S., Tahara, T. Ultrafast vibrational dynamics of water at a charged interface revealed by two-dimensional heterodyne-detected vibrational sum frequency generation. The Journal of Chemical Physics. 137 (9), 094706 (2012).
  8. Jubb, A. M., Hua, W., Allen, H. C. Environmental chemistry at vapor/water interfaces: insights from vibrational sum frequency generation spectroscopy. Annual Review of Physical Chemistry. 63 (1), 107-130 (2012).
  9. Ishiyama, T., Sato, Y., Morita, A. Interfacial structures and vibrational spectra at liquid/liquid boundaries: molecular dynamics study of water/carbon tetrachloride and water/1,2-dichloroethane interfaces. The Journal of Physical Chemistry C. 116 (40), 21439-21446 (2012).
  10. Sapi, A., Liu, F., Cai, X., Thompson, C. M., Wang, H., An, K., Krier, J. M., Somorjai, G. A. Comparing the catalytic oxidation of ethanol at the solid-gas and solid-liquid interfaces over size-controlled pt nanoparticles: striking differences in kinetics and mechanism. Nano Letters. 14 (11), 6727-6730 (2014).
  11. Chen, X., Wang, J., Sniadecki, J. J., Even, M. A., Chen, Z. Probing α-helical and β-sheet structures of peptides at solid/liquid interfaces with SFG. Langmuir. 21 (7), 2662-2664 (2015).
  12. Dramstad, T. A., Wu, Z., Gretz, G. M., Massari, A. M. Thin films and bulk phases conucleate at the interfaces of pentacene thin films. The Journal of Physical Chemistry C. 125 (30), 16803-16809 (2021).
  13. Xiang, B., Li, Y., Pham, C. H., Paesani, F., Xiong, W. Ultrafast direct electron transfer at organic semiconductor and metal interfaces. Science Advances. 3 (11), e1701508 (2017).
  14. Livingstone, R. A., Nagata, Y., Bonn, M., Backus, E. H. G. Two types of water at the water-surfactant interface revealed by time-resolved vibrational spectroscopy. Journal of the American Chemical Society. 137 (47), 14912-14919 (2015).
  15. Wagner, J. C., Hunter, K. M., Paesani, F., Xiong, W. Water capture mechanisms at zeolitic imidazolate framework interfaces. Journal of the American Chemical Society. 143 (50), 21189-21194 (2021).
  16. Montenegro, A., Dutta, C., Mammetkuliev, M., Shi, H., Hou, B., Bhattacharyya, D., Zhao, B., Cronin, S. B., Benderskii, A. V. Asymmetric response of interfacial water to applied electric fields. Nature. 594 (7861), 62-65 (2021).
  17. Nihonyanagi, S., Ishiyama, T., Lee, T., Yamaguchi, S., Bonn, M., Morita, A., Tahara, T. Unified molecular view of the air/water interface based on experimental and theoretical χ(2) spectra of an isotopically diluted water surface. Journal of the American Chemical Society. 133 (42), 16875-16880 (2011).
  18. Shen, Y. R., Ostroverkhov, V. Sum-frequency vibrational spectroscopy on water interfaces: polar orientation of water molecules at interfaces. Chemical Reviews. 106 (4), 1140-1154 (2006).
  19. Hosseinpour, S., Roeters, S. J., Bonn, M., Peukert, W., Woutersen, S., Weidner, T. Structure and dynamics of interfacial peptides and proteins from vibrational sum-frequency generation spectroscopy. Chemical Reviews. 120 (7), 3420-3465 (2020).
  20. Wang, H., Xiong, W. Vibrational sum-frequency generation hyperspectral microscopy for molecular self-assembled systems. Annual Review of Physical Chemistry. 72 (1), 279-306 (2021).
  21. Wang, H. -. F., Velarde, L., Gan, W., Fu, L. Quantitative sum-frequency generation vibrational spectroscopy of molecular surfaces and interfaces: lineshape, polarization, and orientation. Annual Review of Physical Chemistry. 66 (1), 189-216 (2015).
  22. Inoue, K., Ahmed, M., Nihonyanagi, S., Tahara, T. Reorientation-induced relaxation of free oh at the air/water interface revealed by ultrafast heterodyne-detected nonlinear spectroscopy. Nature Communications. 11 (1), 5344 (2020).
  23. Wang, H., Gao, T., Xiong, W. Self-phase-stabilized heterodyne vibrational sum frequency generation microscopy. ACS Photonics. 4 (7), 1839-1845 (2017).
  24. Wang, H., Xiong, W. Revealing the molecular physics of lattice self-assembly by vibrational hyperspectral imaging. Langmuir. 38 (10), 3017-3031 (2022).
  25. Raghunathan, V., Han, Y., Korth, O., Ge, N. -. H., Potma, E. O. Rapid vibrational imaging with sum frequency generation microscopy. Optics Letters. 36 (19), 3891 (2011).
  26. Wang, H., Wagner, J. C., Chen, W., Wang, C., Xiong, W. Spatially dependent h-bond dynamics at interfaces of water/biomimetic self-assembled lattice materials. Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (38), 23385-23392 (2020).
  27. Wagner, J. C., Wu, Z., Wang, H., Xiong, W. Imaging orientation of a single molecular hierarchical self-assembled sheet: the combined power of a vibrational sum frequency generation microscopy and neural network. The Journal of Physical Chemistry B. 126 (37), 7192-7201 (2022).
  28. Han, Y., Hsu, J., Ge, N. -. H., Potma, E. O. Polarization-sensitive sum-frequency generation microscopy of collagen fibers. The Journal of Physical Chemistry B. 119 (8), 3356-3365 (2015).
  29. Chung, C. -. Y., Potma, E. O. Biomolecular imaging with coherent nonlinear vibrational microscopy. Annual Review of Physical Chemistry. 64 (1), 77-99 (2013).
  30. Potma, E. O. Advances in vibrationally resonant sum-frequency generation microscopy. Optics in the Life Sciences Congress. , (2017).
  31. Han, Y., Raghunathan, V., Feng, R. R., Maekawa, H., Chung, C. -. Y. Y., Feng, Y., Potma, E. O., Ge, N. -. H. H. Mapping molecular orientation with phase sensitive vibrationally resonant sum-frequency generation microscopy. The Journal of Physical Chemistry B. 117 (20), 6149-6156 (2013).
  32. Hsu, J., Haninnen, A., Ge, N. -. H., Potma, E. O. Molecular imaging with sum-frequency generation microscopy. Optics in the Life Sciences. , (2015).
  33. Hanninen, A., Shu, M. W., Potma, E. O. Hyperspectral imaging with laser-scanning sum-frequency generation microscopy. Biomedical Optics Express. 8 (9), 4230 (2017).
  34. Wang, H., Chen, W., Wagner, J. C., Xiong, W. Local ordering of lattice self-assembled SDS@2β-CD materials and adsorbed water revealed by vibrational sum frequency generation microscope. The Journal of Physical Chemistry B. 123 (29), 6212-6221 (2019).
  35. Cimatu, K., Baldelli, S. Chemical imaging of corrosion: sum frequency generation imaging microscopy of cyanide on gold at the solid−liquid interface. Journal of the American Chemical Society. 130 (25), 8030-8037 (2008).
  36. Shah, S. A., Baldelli, S. Chemical imaging of surfaces with sum frequency generation vibrational spectroscopy. Accounts of Chemical Research. 53 (6), 1139-1150 (2020).
  37. Wagner, J. a. c. k. s. o. n. . C., Zishan, W. u., Xiong, W. Multimodal nonlinear vibrational hyperspectral imaging. ChemRxiv. , (2023).
  38. Yan, C., Wagner, J., Wang, C., Ren, J., Lee, C., Wan, Y., Wang, S., Xiong, W. Multi-dimensional widefield infrared-encoded spontaneous emission microscopy: distinguishing chromophores by ultrashort infrared pulses. ChemRxiv. , (2023).
  39. Lin, Y., Fromel, M., Guo, Y., Guest, R., Choi, J., Li, Y., Kaya, H., Pester, C. W., Kim, S. H. Elucidating interfacial chain conformation of superhydrophilic polymer brushes by vibrational sum frequency generation spectroscopy. Langmuir. 38 (48), 14704-14711 (2022).
  40. Choi, J., Lee, J., Makarem, M., Huang, S., Kim, S. H. Numerical simulation of vibrational sum frequency generation intensity for non-centrosymmetric domains interspersed in an amorphous matrix: a case study for cellulose in plant cell wall. The Journal of Physical Chemistry B. 126 (35), 6629-6641 (2022).
  41. Matlab Image Processing Toolbox Hyperspectral Imaging Library. . , .
  42. Armstrong, B. H. Spectrum line profiles: the Voigt function. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 7 (1), 61-88 (1967).
  43. Wu, Z., Xiong, W. Neumann’s principle based eigenvector approach for deriving non-vanishing tensor elements for nonlinear optics. The Journal of Chemical Physics. 157 (13), 134702 (2022).
  44. Chollet, F. Keras Neural Network Library. https://github.com/fchollet/keras accessed Apr 12. , (2021).
  45. Vicidomini, G., Bianchini, P., Diaspro, A. STED super-resolved microscopy. Nature Methods. 15 (3), 173-182 (2018).
  46. Xiong, W., Laaser, J. E., Mehlenbacher, R. D., Zanni, M. T. Adding a dimension to the infrared spectra of interfaces using heterodyne detected 2D sum-frequency generation (HD 2D SFG) spectroscopy. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108 (52), 20902-20907 (2011).
  47. Lukas, M., Backus, E. H. G., Bonn, M., Grechko, M. Passively stabilized phase-resolved collinear sfg spectroscopy using a displaced sagnac interferometer. The Journal of Physical Chemistry A. 126 (6), 951-956 (2022).
  48. Ji, N., Ostroverkhov, V., Chen, C., Shen, Y. Phase-sensitive sum-frequency vibrational spectroscopy and its application to studies of interfacial alkyl chains. Journal of the American Chemical Society. 129 (33), 10056-10057 (2007).

Tags

Keywords: Multimodal ImagingNonlinear MicroscopyHyperspectral ImagingVibrational Sum-frequency GenerationSum-frequency Generation MicroscopySecond Harmonic GenerationMesoscopic HeterogeneitySoft MaterialsBiophysicsSelf-assembled StructuresMolecular ArrangementChemical Composition
check_url/65388?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Wagner, J. C., Yang, B., Wu, Z., Xiong, W. Multimodal Nonlinear Hyperspectral Chemical Imaging Using Line-Scanning Vibrational Sum-Frequency Generation Microscopy. J. Vis. Exp. (202), e65388, doi:10.3791/65388 (2023).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image