Name: Lazer güdümlü Ultrafast Moleküler Rotasyon Doğrudan Görüntüleme (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-04T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 52 s
Description: Keşfedin Coulomb patlaması görüntüleme kurulumu kullanarak ultrahızlı moleküler dönüşü gerçek zamanlı ve yüksek çözünürlüklü görüntüleme yöntemini. Bu teknik kuantum mekaniği ile klasik mekanik arasındaki ilişkiyi aydınlatır.

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

Bu çalışma kısmen Japonya Bilimi Teşvik Derneği (JSPS) ve Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı (MEXT) tarafından sağlanan yardım hibeleri KAKENHI tarafından desteklenmiştir. Japonya (#26104539, #26620020, #26810011, #15H03766, #15KT0060, #16H00826 ve #16K13927); Konica Minolta Bilim ve Teknoloji Vakfı; TokyoTech'in "Araştırma için Tohum Ekimi" programı; Yeni Bilim Girişimleri Merkezi'nin (CNSI) Görüntüleme Bilimi Projesi Ulusal Doğa Bilimleri Enstitüleri (NINS) (#IS261006); "Ekstrem Fotonik" konulu RIKEN-IMS ortak programı ve Foton Bilimi ve Teknolojisi Konsorsiyumu (CPhoST).

<ol><li>Stapelfeldt, H., Constant, E., Sakai, H., Corkum, P. B. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.58.426">Time-resolved Coulomb explosion imaging: A method to measure structure and dynamics of molecular nuclear wave packets.</a> Phys. Rev. A. 58, 426-433 (1998).</li>
<li>Hishikawa, A., Matsuda, A., Fushitani, M., Takahashi, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualizing+Recurrently+Migrating+Hydrogen+in+Acetylene+Dication+by+Intense+Ultrashort+Laser+Pulses%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Visualizing Recurrently Migrating Hydrogen in Acetylene Dication by Intense Ultrashort Laser Pulses.</a> Phys. Rev. Lett. 99, 258302(2007).</li>
<li>Légaré, F., et al. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.71.013415">Laser Coulomb-explosion imaging of small molecules.</a> Phys. Rev. A. 71, 013415(2005).</li>
<li>Stapelfeldt, H., Seideman, T. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.75.543">Colloquium: Aligning molecules with strong laser pulses.</a> Rev. Mod. Phys. 75, 543-557 (2003).</li>
<li>Ohshima, Y., Hasegawa, H. <a target="_blank" href="http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/0144235X.2010.511769">Coherent rotational excitation by intense nonresonant laser fields.</a> Int. Rev. Phys. Chem. 29, 619-663 (2010).</li>
<li>Kitano, K., Hasegawa, H., Ohshima, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+Angular+Momentum+Orientation+by+Linearly+Polarized+Laser+Fields%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Ultrafast Angular Momentum Orientation by Linearly Polarized Laser Fields.</a> Phys. Rev. Lett. 103, 223002(2009).</li>
<li>Fleischer, S., Khodorkovsky, Y., Prior, Y., Averbukh, I. S. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1012.1253">Controlling the sense of molecular rotation.</a> New J. Phys. 11, 105039(2009).</li>
<li>Korobenko, A., Milner, A. A., Milner, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Observation%2C+Study%2C+and+Control+of+Molecular+Superrotors%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Direct Observation, Study, and Control of Molecular Superrotors.</a> Phys. Rev. Lett. 112, 113004(2014).</li>
<li>Rosca-Pruna, F., Vrakking, M. J. J. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1458537">Revival structures in picosecond laser-induced alignment of I2 molecules. I. Experimental results.</a> J. Chem. Phys. 116, 6567-6578 (2002).</li>
<li>Dooley, P. W., et al. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.68.023406">Direct imaging of rotational wave-packet dynamics of diatomic molecules.</a> Phys. Rev. A. 68, 023406(2003).</li>
<li>Mizuse, K., Kitano, K., Hasegawa, H., Ohshima, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+unidirectional+rotation+directly+imaged+with+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Adv%22%5BJournal%5D)">Quantum unidirectional rotation directly imaged with molecules.</a> Sci. Adv. 1, 1400185(2015).</li>
<li>Lin, K., et al. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.92.013410">Visualizing molecular unidirectional rotation.</a> Phys. Rev. A. 92, 013410(2015).</li>
<li>Korobenko, A., Hepburn, J. W., Milner, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+nondispersing+classical-like+molecular+rotation%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Observation of nondispersing classical-like molecular rotation.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 951-956 (2015).</li>
<li>Whitaker, B. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWhitaker%2C+BJ+%22Imaging+in+Molecular+Dynamics%22">Imaging in Molecular Dynamics</a>. , Cambridge University Press. (2003).</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, 1463(2003).</li>
<li>Lee, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coincidence+ion+imaging+with+a+fast+frame+camera%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Sci+Instrum%22%5BJournal%5D)">Coincidence ion imaging with a fast frame camera.</a> Rev Sci Instrum. 85, 123303(2014).</li>
<li>Lee, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Communication%3A+Time-+and+space-sliced+velocity+map+electron+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Communication: Time- and space-sliced velocity map electron imaging.</a> J. Chem. Phys. 141, 221101(2014).</li>
<li>John, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-0221/7/08/C08001/meta">PImMS, a fast event-triggered monolithic pixel detector with storage of multiple timestamps.</a> Journal of Instrumentation. 7, 8001(2012).</li>
<li>Nomerotski, A., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-0221/5/07/C07007">Pixel Imaging Mass Spectrometry with fast and intelligent Pixel detectors.</a> Journal of Instrumentation. 5, 07007(2010).</li>
<li>Luria, K., Christen, W., Even, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+and+Propagation+of+Intense+Supersonic+Beams%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+A%22%5BJournal%5D)">Generation and Propagation of Intense Supersonic Beams.</a> J. Phys. Chem. A. 115, 7362-7367 (2011).</li>
<li>Eppink, A. T. J. B., Parker, D. H. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1148310">Velocity map imaging of ions and electrons using electrostatic lenses: Application in photoelectron and photofragment ion imaging of molecular oxygen.</a> Rev. Sci. Instrum. 68, 3477-3484 (1997).</li>
<li>Gebhardt, C. R., Rakitzis, T. P., Samartzis, P. C., Ladopoulos, V., Kitsopoulos, T. N. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1403010">Slice imaging: A new approach to ion imaging and velocity mapping.</a> Rev. Sci. Instrum. 72, 3848(2001).</li>
<li>Stöhr, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSt%C3%B6hr%2C+J+%22NEXAFS+Spectroscopy%22">NEXAFS Spectroscopy</a>. , Springer. 132(1992).</li>
<li>Siders, C. W., Siders, J. L. W., Taylor, A. J., Park, S. -G., Weiner, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+High-Energy+Pulse-Train+Generation+Using+a+2+n-Pulse+Michelson+Interferometer%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Efficient High-Energy Pulse-Train Generation Using a 2 n-Pulse Michelson Interferometer.</a> Appl. Opt. 37, 5302-5305 (1998).</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, 1096-1100 (2013).</li>
<li>Rakitzis, T. P., Samartzis, P. C., Kitsopoulos, T. N. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.480396">Observing the symmetry breaking in the angular distributions of oriented photofragments using velocity mapping.</a> J. Chem. Phys. 111, 10415(1999).</li>
<li>Chang, B. -Y., Hoetzlein, R. C., Mueller, J. A., Geiser, J. D., Houston, P. L. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1148824">Improved two-dimensional product imaging: The real-time ion-counting method.</a> Rev. Sci. Instrum. 69, 1665(1998).</li>
<li>Wiley, W. C., McLaren, I. H. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1715212">Time-of-Flight Mass Spectrometer with Improved Resolution.</a> Rev. Sci. Instrum. 26, 1150(1955).</li>
<li>Townsend, D., Minitti, M. P., Suits, A. G. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1544053">Direct current slice imaging.</a> Rev. Sci. Instrum. 74, 2530(2003).</li>
<li>Wu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+crossed+molecular+beam+apparatus+using+time-sliced+ion+velocity+imaging+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">A new crossed molecular beam apparatus using time-sliced ion velocity imaging technique.</a> Rev. Sci. Instrum. 79, 094104(2008).</li>
<li>Treacy, E. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/1076303/">Optical pulse compression with diffraction gratings.</a> Quantum Electronics, IEEE Journal of. 5, 454-458 (1969).</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>Herwig, P., 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, 1084-1086 (2013).</li>
<li>Suzuki, Y. -I., Suzuki, T. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.91.053413">Linear and circular dichroism in photoelectron angular distributions caused by electron correlation.</a> Phys. Rev. A. 91, 053413(2015).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Mevcut prosedür yarık tabanlı 2D görüntü ayarı ile moleküler dönme gerçek zamanlı film yakalamak için bize sağlar. gözlenen iyonlar yarık geçtiğinden, adım 1.5 kritik adımlardan biridir. yarık bıçaklarının keskin olmalıdır. Küçük bir kusur olduğunda, bu tür yarık 0,3 mm göçük gibi bir çizik iyon görüntüde (Şekil 6) görülmektedir. Böyle bir durumda, yarık bıçak 2.000 grit ıslak zımpara kağıdı ile parlatılmış olmalıdır. Apart Şekil 1&#39;de gösterildiği benzer...

daha derin bir anlayış ve moleküllerin dinamik doğasının daha iyi kullanmak için, açıkça ilgi moleküler hareketlerini görselleştirmek için esastır. Zamana bağımlı Coulomb patlama görüntüleme bu hedefe 1, 2, 3 ulaşmak için güçlü yaklaşımlardan biridir. Bu yaklaşımda, ilgilenilen moleküler dinamik pompa ultra lazer alanı tarafından başlatılan ve daha sonra, bir zaman gecikmeli prob sinyali ile sondalandı. Sonda ışınlama üzerine, moleküller çarpın iyonize ve Coulomb itme nedeniyle fragman iyonları ayrılır. püskürtülen iyon alansal dağılımı prob ışınlama moleküler yapısı ve uzaysal bir ölçüsüdür. pompa-sonda gecikme süresini tarayarak ölçüm dizisi moleküler film yaratılmasına yol açar. Bu dikkat çekicidir ki en basit durumda - iki atomlu moleküller - püskürtülen iyonların açısal dağılımıdoğrudan moleküler eksen dağılımı (yani, kare dönme dalga fonksiyonu) yansıtır. Pompa işlemi ile ilgili olarak, ultra lazer alanları kullanılarak moleküler hareket tutarlı kontrol son ilerleme yüksek kontrollü döner dalga paketleri 4 oluşturulması, 5 yol açmıştır. Bundan başka, dönme yönü aktif bir kutuplaşma-kontrollü lazer alanı 6, 7, 8 ile kontrol edilebilir. Nedenle, Coulomb patlama görüntüleme tekniği, örneğin pompa işlemi 9, 10, 11, 12, 13 ile birleştirildiğinde dalgalı doğa dahil olmak üzere moleküler rotasyon detaylı bir resmini, görünene beklenmektedir edilmiştir. Ancak, bazıZaman aşağıda belirtildiği gibi, mevcut görüntüleme yöntemleri ile ilgili deneysel zorluklarla karşılaşmaktadırlar. Bu yazının amacı bu zorlukların üstesinden ve moleküler dönme dalga paketleri yüksek kaliteli film yaratma yeni bir yol sunmaktır. Fiziksel etkileri ile birlikte, mevcut yöntem ile çekilen moleküler dönme ilk deneysel film, önceki yazıda 11 sunuldu. gelişme arka plan, mevcut görüntüleme tekniğinin ayrıntılı teorik yönü ve varolan diğer tekniklerle bir karşılaştırma önümüzdeki yazıda verilecektir. Burada, biz esas olarak tipik pompa-sonda optik kurulum kombinasyonu ve yeni görüntüleme cihazları dahil, prosedürün pratik ve teknik yönleri üzerinde durulacak. Bir önceki yazıda olduğu gibi, hedef sistem tek yönlü azot molekülleri 11 dönmektedir. ana deneysel zorlukşematik olarak Şekil 1&#39;de gösterildiği görüntüleme kurulum, mevcut dedektör pozisyonu veya kamera açısı ile bir ilgisi yoktur. Dönme ekseni lazer alanı kaynaklı moleküler rotasyon lazer yayılma ekseni 6, 7, 8 denk için, dönme ekseni boyunca bir dedektör yüklemek için pratik değildir. lazer ışınlama önlemek amacıyla dedektör takıldığında, kamera açısı dönme yan gözlem karşılık gelir. Bu durumda, tahmin edilen (2B) iyonu görüntü 14 moleküllerin orijinal yönünü yeniden imkansızdır. Bir 3D görüntü detektörü 14, 15, 16, 17, 18, 19, en iyi detektör ve iyon IMPAC hangi varış zamanı ilet pozisyonları ölçülebilir, Coulomb patlama görüntüleme 10, 12 kullanılarak doğrudan moleküler rotasyon gözlemlemek için benzersiz bir yol sundu. Ancak, lazer atış başına kabul edilebilir iyon sayıları yüksek görüntü kalitesi 14 ile moleküler hareket uzun bir film oluşturmak zor, yani 3D dedektörü düşük (genellikle &lt;10 iyonları) bulunmaktadır. dedektörleri (genellikle ns) ölü zaman da görüntü çözünürlüğü ve görüntüleme verimini etkiler. Aynı zamanda &lt;~ 1 kHz lazer tekrarlama oranı ile gerçek-zamanlı iyon görüntüsünü izleyerek iyi bir pompa-sonda kiriş örtüşme yapmak için basit bir görev değildir. Çeşitli gruplar 3D tekniği kullanılarak dönme dalga paketleri gözlenen olmasına rağmen, mekansal bilgi sınırlı ve / veya doğrudan, ve karmaşık düğüm yapıları da dahil olmak üzere dalga doğa ayrıntılı görselleştirme, 12, 10 elde değil edildi. özüyeni bir görüntüleme yöntemidir Şekil 1&#39;de &quot;yeni kamera açısı&quot; kullanılmasıdır. 2B detektör dönme ekseni yönünden gözlem yol dönme düzlemine paralel olduğu halde, bu yapılandırmada, bir detektör lazer ışınına maruz kalma önlenir. Yarık bir görüntü katkıda dönme düzlemi sadece iyon (lazer atımlarının polarizasyon düzlemi) sağlar. 3B detektörü daha yüksek bir sayısı oranı (tipik olarak ~ 100 iyonlar) sunan bir 2B detektör, kullanılabilir. Ölçüm verimi yüksek ise elektronik kurulumu, 3D tespiti halinde daha basittir. Zaman alıcı, Abel inversiyon 14 olarak matematiksel rekonstrüksiyon, aynı zamanda açısal bilgileri ayıklamak için gerekli değildir. Bu özellikler, ölçüm sisteminin kolay optimizasyonu ve yüksek kaliteli filmlerin üretilmesini sağlar. Bir standart 2D / 3D yüklü parçacık görüntüleme cihazı kolayca mevcut kurulum witho için değiştirilebilirpahalı ekipman kullanımını ut.

<table><tbody><tr><td>CMOS kamera</td><td>Toshiba TELI</td><td>BU-238M-ES,</td><td>SONY IMX174 sensörü ile donatılmıştır</td></tr><tr><td>Yüksek gerilim anahtarı</td><td>Behlke</td><td>HTS-41-03-GSM</td><td></td></tr><tr><td>Yüksek gerilim anahtarı</td><td>Behlke</td><td>HTS-80-03</td><td></td></tr><tr><td>Dijital gecikme jeneratörü</td><td>Stanford araştırma sistemleri</td><td>DG535</td><td></td></tr><tr><td>Dijital gecikme jeneratörü</td><td>Stanford araştırma sistemleri</td><td>DG645</td><td></td></tr><tr><td>Mikrokanal plakası</td><td>Photonis</td><td>3075</td><td></td></tr><tr><td>Darbeli valf</td><td>LAMID LTD</td><td>Even-Lavie valfi&nbsp;</td><td>Yüksek tekrar, oda sıcaklığı modeli</td></tr><tr><td>Moleküler ışın sıyırıcılar</td><td>Moleküler Bilim Enstitüsü</td><td>13C11</td><td>3 ve 1,5 mm merkez delik, 25 derece tam iç açı ve ~50 mm uzunluk</td></tr><tr><td>Optik Karşılaştırıcı</td><td>Nikon</td><td>V-24B</td><td></td></tr><tr><td>DPSS lazer</td><td>Deniz Feneri</td><td>Fotonik Filiz</td><td></td></tr><tr><td>Femtosaniye Ti: Safir osilatör</td><td>KMLabs</td><td>Halcyon</td><td></td></tr><tr><td>Femtosaniye Ti: Safir amplifikatör</td><td>Quantronix</td><td>Odin-II HE</td><td></td></tr><tr><td>Motorlu lineer kademe</td><td>Sigma Koki</td><td>KST(GS)-100X</td><td></td></tr><tr><td>Manuel X-kademe</td><td>Sigma Koki</td><td>TSD-601S</td><td></td></tr><tr><td>Yüksek çözünürlüklü ayna montajı</td><td>Newport</td><td>Suprema SX100-F2KN-254</td><td></td></tr><tr><td>Yüksek çözünürlüklü ayna montajı</td><td>LIOP-TEC GmbH</td><td>SR100-100R-2-HS</td><td></td></tr><tr><td>Polarizasyon kontrol Paradigması</td><td> Cihazlar, Inc.</td><td>O-tool VIS</td><td></td></tr><tr><td>Enstrüman iletişim arayüzü</td><td>National Instruments</td><td>NI-MAX</td><td></td></tr><tr><td>Ölçüm programları için grafik geliştirme ortamı</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW 2014</td><td></td></tr><tr><td>Lazer çizgi dielektrik ayna</td><td>CVI/LEO</td><td>TLM2-400/800-45UNP</td><td></td></tr><tr><td>Lazer çizgi dielektrik ayna</td><td>Altechna</td><td>Düşük GDD Ultra hızlı ayna</td><td></td></tr><tr><td>Lazer çizgi dielektrik ayna</td><td>Altechna</td><td>Düşük GDD Ultra hızlı ayna</td><td></td></tr><tr><td>Femtosaniye polarize</td><td>Gelişmiş İnce Filmler</td><td>PBS-GVD</td><td></td></tr></tbody></table>

lazer güdümlü ultrafast moleküler rotasyon doğrudan görüntüleme

Direct Imaging of Laser-driven Ultrafast Molecular Rotation

Biz lazer kaynaklı, ultra hızlı moleküler dönme dalga paketi dinamiklerini görselleştirmek için bir yöntem mevcut. Biz şimdiye kadar-pratik kamera açısı gerçekleştiği yeni bir 2-boyutlu Coulomb patlama görüntüleme kurulumu geliştirdik. Bizim görüntüleme tekniğinde, iki atomlu moleküller bir dairesel polarize güçlü lazer darbe ile ışınlanmış. atılır atom iyonları lazer yayılımı dik hızlanır. Lazer polarizasyon düzlemi içinde yatmakta olarak iyonlar mekanik yarık kullanılarak seçilir ve yüksek verimlilik ile görüntülenmiş olan, 2-boyutlu bir dedektör polarizasyon düzlemine paralel monte. Bir dairesel polarizasyonlu (izotropik) Coulomb patlama darbe kullanıldığı için, püskürtülen iyonlarının gözlenen açısal dağılımı doğrudan darbe ışınlama zamanında kare dönme dalga fonksiyonuna karşılık gelir. Moleküler dönme gerçek zamanlı bir film oluşturmak için, bu görüntüleme tekniği femtosaniye pompa-sonda O ile birleştirilirptical kurulum hangi pompa darbeleri tek yönlü moleküler toplulukları dönen oluşturun. Nedeniyle bizim algılama sisteminin yüksek görüntü throughput, pompa-sonda deneysel durum kolaylıkla gerçek zamanlı anlık takip edilerek optimize edilebilir. Bunun bir sonucu olarak, gözlemlenen filmin kalitesi hareketinin detaylı dalga doğasını görselleştirmek için yeterince yüksektir. Biz de mevcut teknik kapsamlı değişiklikler için gerek kalmadan moleküler sistemler için yeni bir kamera açısı veya görüş açısını sunan mevcut standart iyon görüntüleme kurulumları uygulanabilir unutmayın.

Şekil 4A bir prob lazer atış için alınan N 2+ sonda ışınlama (Coulomb patlama) üzerine atılır iyon, bir prob-sadece ham görüntü gösterir. Her parlak nokta bir iyon karşılık gelir. Şekil 4B 10.000 çiftlendirildi ham kamera görüntülerinin bir özetlenebilir görüntü gösterir. Bu görüntüler, görüntü ayarları polarizasyon düzleminde tüm oryantasyon açıları molekülleri izleyebilirsiniz göstermektedir. Şekil 4C, Şekil 4...

Yüksek çözünürlüklü bir Coulomb patlama görüntüleme kurulumu kullanarak bir moleküler dönme dalga paketinin gerçek zamanlı bir filmini oluşturmak için bir protokol sunuyoruz.

Lazer güdümlü Ultrafast Moleküler Rotasyon Doğrudan Görüntüleme

We present a method for visualizing laser-induced, ultrafast molecular rotational wave packet dynamics. We have developed a new 2-dimensional Coulomb ...

Genel olarak, bu deneyin amacı, ultra hızlı moleküler rotasyonun yüksek çözünürlüklü, gerçek zamanlı anlık görüntülerini almaktır. Bu yöntem, kuantum moleküler hareketi ile klasik mekanik dünyası arasındaki bağlantı gibi Kuantum Mekaniği ve Fiziksel Kimya alanındaki temel soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, daha önce gerçekleştirilmemiş bir kamera açısından moleküllerin yüksek çözünürlüklü, yüksek verimli gerçek zamanlı görüntülemesini gerçekleştirebilmemizdir.Bu yöntem, moleküllerin dönme dinamikleri hakkında bilgi sağlayabilir. Yönlendirilmiş moleküller ve fotoğraf kaynağı eylemleri gibi diğer sistemlere de uygulanabilir. Deney için ihtiyaç duyulan ekipmanın iki ana bileşeni vardır.Birincisi, bir vakum odasında inşa edilmiş iki boyutlu bir dilim görüntüleme cihazıdır. Bu şema, odanın içinde ne olduğu hakkında bir fikir verir. Lazerlerden sonra iyonize iki atomlu moleküller.İyonizasyon ürünlerini yönlendirmek için iyon optik elemanlar vardır. Lazer polarizasyon düzleminde iyonları seçmek için bir yarık ve darbeli bir kovucu görevi gören bir elektrot vardır. İyonları bir fosfor elek ile desteklenen mikrokanal plakalarından oluşan paralel bir dedektöre yönlendirir.İkinci bileşen, pompa probu optik kurulumudur. Şemada gösterildiği gibi, kurulum, üç doğrusal femptosaniye darbesi oluşturmak için bir titanyum safir lazer amplifikatörü kullanır. İlk darbe, 820 nanometrelik bir merkez dalga boyu ile doğrusal olarak polarize edilmiştir ve moleküler hizalama içindir.Yön kontrolü için ise ikinci darbe. Doğrusal polarizasyonun birinciye göre 45 derece eğilmesi dışında, ilk darbenin gecikmeli bir kopyasıdır. Üçüncü darbe, Coulomb patlama görüntüleme probudur.407 nanometredir, dairesel polarizedir ve 100 femtosaniye sürer. Bu üç darbe, aynı yol boyunca vakum odasına girer. Önemli bir adım, bir polarizasyon denetleyicisi kullanarak darbelerin polarizasyon durumunu ayarlamaktır.Bu denetleyici, polarizasyon durumunun polarizasyon açısına bağlı iletim yoğunluğu ile görselleştirilmesine izin verir. Polarizasyon denetleyicisini hazneye girmeden hemen önce ışın yoluna takın. Görüntüleme probunun polarizasyon durumuna odaklanın.Amaç dairesel polarizasyondur. Polarizasyonu değiştirmek için nabız yolundaki dalga plakalarını kullanın. Dalga plakalarını döner optik bağlantılarında ayarlayın.Denetleyici polarizasyonun dairesel olduğunu gösterdiğinde durun. Dalga plakalarını ayarlayarak birinci darbeyle benzer bir prosedürü izleyin. Sonunda, polarizasyon açısı dikey olmalıdır.Açının birinci darbeye göre 45 derece olduğu doğrusal polarizasyon üretmek için ikinci darbenin dalga plakalarını manipüle edin. Polarizasyon denetleyicisini ve dökümleri ışın yolundan çıkarın ve diğer kurulum hazırlıklarını tamamlayın. Darbelerin zaman örtüşmesi kabaca optimize edilmelidir.Bunu yapmak için, sistemdeki odaklama merceğinden hemen önce dört eleman monte edilmelidir. Yoldaki ilk şey, odaklama merceği ve oda penceresinin toplamı kadar kalın bir optik penceredir. Sonraki, yalnızca pompa ve prob aynı anda etkileşime girdiğinde doğrusal olmayan bir tepkiye sahip doğrusal olmayan bir kristaldir.Yol boyunca üçüncü bir dağılım prizmasıdır. Son olarak, doğrusal olmayan sinyali kaydetmek için bir beyaz kağıt sayfası var. Pompa iki kiriş üzerine bir ışın dökümü yerleştirerek pompa bir ışın ve prob darbesi ile çalışın.Motorlu tablayı kullanarak üçüncü bir harmonik sinyal arayın. Üçüncü sinyali taramak ve aramak için sahne kontrol cihazındaki hareket düğmesine basın. Işın yolundaki kağıt, harmonik sinyali beyaz mavi bir floresan ile gösterecektir.Ardından, ikinci pompanın blokajını açın ve bir kirişli damper ile birinci pompanın bloğunu açın. Işın yolunu ayarlamak için pompa iki hattındaki manuel aşamayı kullanın. Üçüncü harmonik emisyon meydana gelene kadar mikrometre tabanlı aşamayı tarayın.Zaman sıfırının veya zamansal örtüşmenin belirlenmesi, kağıt üzerinde floresan göründüğünde tamamlanır. Devam etmeden önce, zamansal örtüşmeyi bulmak için ışın çizgisine eklenen tüm öğeleri çıkarın. Ölçüm kurulumunun benzersiz yönü, kamera yerleşimidir.Bu şemada önerildiği gibi, dedektör yüzeyi lazer polarizasyon düzlemine diktir. Kamera ekseni, dedektörün yüzeyine dik ve dolayısıyla lazer yayılma çizgisine paraleldir. Vakum view bağlantı noktasının önündeki optik direğe bir dijital kamera takın ve doğru yönlendirildiğinden emin olun.Ek olarak, kameranın arkasına bir soğutma fanı takın. İstenmeyen ışığı azaltmak için, görüş alanı ile lens arasındaki bölgenin üzerine bir perde örtün. Kamera bilgisayara bağlıyken, kontrol yazılımını başlatın ve kameranın kazancını en üst düzeye çıkarın.Moleküler iyonizasyondan kaynaklanan görüntüleri yakalamaya başlayın. Kamera görüntüleri, kamera uygun şekilde konumlandırıldığında dedektörün tüm yüzeyini kaplamalıdır. Kamera odağını ayarlamak için çekilen görüntüleri izlemeye devam edin.İyonlardan kaynaklanan lekelerin boyutu mümkün olduğunca keskin ve küçük olmalıdır. Ölçümler için önce sinyali bulun ve iyon görüntüleme ayarlarını optimize edin. Bunu yapmak için, pompa darbe ışınlarını bloke ederek yalnızca prob darbesini kullanın.Darbe, moleküler ışınlara odaklamak için plano dışbükey bir mercekten geçer. Bir darbe üreteci, iyon optiği için yüksek voltaj anahtarlarının zamanını ayarlar. Azot molekülü iyonlarının tahmini varış zamanına ayarlayın.En büyük ve en parlak görüntüyü elde etmek için lens konumunu ve gaz darbesi süresini ayarlarken iyon görüntüsünü izleyin. Ardından, yüksek voltaj anahtarlarının zamanını değiştirmek için darbe üretecini kullanın. Coulomb'un patladığı zamanı iki kat iyonize Azot kanalı için kullanın.Bilgisayarda, kamera kare hızını azaltın ve pozlama süresini artırın. Ek olarak, iyon optik önyargılarını, gözlemlenen iyon dağılımı bozulmamış bir elips haline gelecek şekilde ayarlayın. Pompa probu uzamsal örtüşmesini bulmaya devam edin.Birinci pompanın blokajını kaldırın, ancak ikinci pompayı tıkalı tutun. Işın konumunu değiştirmek için pompa darbe ışını atığını yüksek çözünürlüklü ayna montajına yerleştirmek için teleskopu kullanın. Teleskop ayarlanırken, pompa darbeleri nedeniyle noktayı izleyin.En küçük nokta boyutu görüldüğünde, ışın atığı moleküler ışının içindedir. Prob darbesinin, pompa darbesi tarafından ışınlanan molekülleri görüntülemesini sağlayarak devam edin. Bu, gecikme aşamasının sıfır konumundan hareket ettirilmesini gerektirir.Azot için motorlu tablayı yaklaşık 600 mikrometre ileri hareket ettirin. Bu örnekte olduğu gibi, daha önce izotropik olan görüntü, pompa bir polarizasyon yönü boyunca güçlü bir şekilde anizotropik hale gelmelidir. Bu noktada, birinci pompayı bloke edin ve ikinci pompanın blokajını açın.Pompa probu örtüşmesini bulmak için yüksek çözünürlüklü ayna montajlı iki kullanın. Birinci pompanın optik yolunu değiştirmeden tutarken aynayı ayarlayın. Hizalama, birinci pompanın polarizasyonuna göre ikinci pompanın polarizasyon yönünün eğik açısı boyunca olmalıdır.Tek yönlü dönüş dinamiklerini gözlemlemek için her iki pompa kirişinin de engelini kaldırın. Pompa kirişleri arasındaki gecikmeyi ayarlamak için manuel gecikme aşamasını kullanın. Moleküler Azot durumunda s'yi dört pikosaniyeye ayarlayın.Prob gecikmelerini taramak için prob ışınında motorlu aşamayı ayarlayın. Prob gecikmesi taranırken kamera görüntülerinde tek yönlü dönüşün tanınıp tanınmadığını belirlemek için kontrol edin. Tek yönlü moleküler dönüşlü bir film için kamera kare hızını ve pozlama süresini değiştirin.Veri toplamak ve araştırma süresi değerleri arasında ilerlemek için bilgisayar kontrolünü kullanın. Bu, bir atış prob ışınlamasından sonra çıkarılan çift iyonize Nitrojenin yalnızca prob ham görüntüsüdür. Her parlak nokta bir iyona karşılık gelir.Bu görüntü, bu tür 10.000 adet ikili görüntü toplandığında üretilir. Gerçek alan boyutu 80 milimetreye 50 milimetredir. Sinyal yoğunluğunu göstermek için yanlış renk kullanıldığını unutmayın.Sonuç olarak, veriler, açıya bağlı bir olasılıkla orantılı radyal değer ile normalleştirilmiş bir kutupsal çizim oluşturmak için kullanılabilir. Tek yönlü moleküler rotasyonun açık kanıtı, iki pompa darbesi ile ışınlamadan sonra alınan bu seçilmiş anlık görüntü serisinde sunulmaktadır. Üç seri var.Biri, eliptik şeklin bir daireye dönüştürüldüğü iyon görüntüsüne sahiptir. İkincisi, karşılık gelen bir kutupsal grafiğe sahiptir. Son olarak, gözlemlenen açısal olasılıklarla ağırlıklandırılmış, çeşitli oryantasyon açılarında dambılların üst üste binmiş görüntüleri kullanılarak oluşturulan bir model ile oluşturulan bir seri vardır.İlk çıkışından sonra, bu teknik, moleküler bilim alanındaki araştırmacıların moleküler rotasyonun kuantum doğasını keşfetmesinin yollarını açtı. Bu videoyu izledikten sonra, phaser tabancası lazer darbeleri kullanarak ultra hızlı moleküler rotasyonu nasıl kontrol edeceğinizi ve görselleştireceğinizi iyi anlamış olmalısınız.

direct-imaging-of-laser-driven-ultrafast-molecular-rotation

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

Flüoresans Ömrü Görüntüleme (flim) görüntü ortamı ve spesifik proteinlerin ve canlı hücreler boyaların etkileşimi önemli bir teknik olarak ortaya çıkmıştır. Floresan moleküler rotor flim canlı hücreler viskozitenin haritalama sağlar.

Yaşayan Hücreler Moleküler Rotorlar arasında Flüoresans Ömrü Görüntüleme

Bu videoda, tek moleküllü görüntüleme kullanarak belirli lokuslarda DNA molekülleri üzerinde füzyon proteini yoğunlaşmalarının montajını görselleştirmek için bir yöntem açıklanmaktadır. Bu kondensatlar, RNA polimeraz II'nin işe alınmasına ve gelişmiş gen transkripsiyonuna izin veren LCD-LCD ve LCD-DBD etkileşimleri nedeniyle oluşur.

DNA perdeleri üzerinde füzyon proteini kondensatlarının montajını görselleştirmek için tek moleküllü görüntüleme

Optik olarak pompalanan bir moleküler lazer kullanarak uzak kızılötesi radyasyonun üretilmesini ve frekanslarının heterodin teknikleriyle ölçülmesini açıklıyoruz. Deneysel sistem ve teknikler, sonuçları üç yeni lazer emisyonu ve sekiz ölçülen lazer frekansı içeren lazer ortamı olarak diflorometan (CH2F2) kullanılarak gösterilmiştir.

Uzak-kızılötesi lazer Emisyonları ve Bunların Frekansları ölçülmesi Karakterizasyonu

Çapraz ışınlı bir optik dipol tuzağında ultra soğuk bir Fermi gazını soğutmak için parametrik bir sürüş yöntemi sunuyoruz. Bu yöntem, tuzak derinliğini, yakalama potansiyelinin anharmonik bileşenleri ile rezonansa giren frekanslarla periyodik olarak modüle ederek yüksek enerjili atomları tuzaktan seçici olarak uzaklaştırır.

Periyodik Sürüş tarafından Optik tuzağa Ultracold Fermi Gaz Soğutma

Küçük kiral türler için patlama Coulomb Imaging bireysel moleküllerin el kullanımı belirlemek için yeni bir yaklaşım sağlar.

Hipoglisemi arasında ayırt etmek için bir araç olarak Coulomb patlama görüntüleme

Burada, bir sütun halinde photoexcited molekülleri etrafında yerel yapıların deformasyonlar gözlemleri sağlayan diferansiyel-algılama analizleri zaman karar vermek kızılötesi titreşim spektroskopisinin ve elektron kırınım protokolleri mevcut sıvı kristal, yapısı ve bu fotoaktif malzeme dinamikleri arasındaki ilişki üzerine atomik bir bakış açısı veren.

Yapısal Photoresponsive sıvı kristaller dinamikleri gözlemlemek için yeni teknikleri

Plazmonik altın nanorods sıvılar içinde sıkışıp ve dairesel yayın polarize Optik cımbız kullanarak kHz frekanslarda döndürülmüş. Brown dinamiği Analizi ve hafif scatteringspectroscopy ilgili araçlar tanıtımı araştırma ve bilim çok sayıda alanlarda uygulama güçlü bir sistemi yol açar.

İnşaat ve ışık tahrik altın Nanorod Rotary Motor sistemi

Biz moleküler ayrışma sonucu polyatomic radikal katyonlar ultrafast titreşim coherences problama için bir iletişim kuralı mevcut.

Polyatomic radikal katyonlar güçlü alanlı adyabatik iyonlaşma ile Ultrafast titreşim Coherences ölçümü

El yazması, sentez ve tek moleküler görüntüleme için moleküler bir motor yüzeylerde grefti açıklar.

Işık odaklı moleküler motorlar yüzeylerde tek moleküler görüntüleme için

Sinyal oluşturma ve optimizasyon, ölçüm, veri toplama ve femtosecond zaman çözümlü yakın-IR uyarılmış Raman spektrometresi için veri işleme ayrıntıları açıklanmıştır. Yakın kızılötesi uyarılmış Raman çalışma toluen β-karoten heyecanlı durum dinamikleri üzerinde temsili bir uygulama olarak gösterilmiştir.

Ultrahızlı Zaman Çözümlü Yakın-IR Uyarılmış Raman Fonksiyonel π-konjuge Sistemlerinin Ölçümleri

Keşfedin Coulomb patlaması görüntüleme kurulumu kullanarak ultrahızlı moleküler dönüşü gerçek zamanlı ve yüksek çözünürlüklü görüntüleme yöntemini. Bu teknik kuantum mekaniği ile klasik mekanik arasındaki ilişkiyi aydınlatır.

Lazer güdümlü Ultrafast Moleküler Rotasyon Doğrudan Görüntüleme

Daha fazla video keşfet