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

Protokolümüz özellikle kimyasal ve biyokimyasal reaksiyonların ilk aşamasında pi-konjuge moleküllerin yapısını ve dinamiklerini incelemek için güçlüdür. Bu teknik biraz daha yüksek hassasiyete sahiptir ve ölçüm süresini günümüzde mevcut dedektörlerle yakın kızılötesi konvansiyonel zaman ayarı olan spontan Raman spektroskopisinden daha kısa hale getirir. Başlamak için, burada gösterildiği gibi optik kurulum tamamlayın.

İlk olarak, lazer ışını hizalayın. Titanyum safir lazer açık ve ısınmış ile, iris iki arkasında bir ekran olarak hareket etmek için bir kartvizit yerleştirin. Işın iris merkezinden geçene kadar ayna bir ayarlayın.

Daha sonra, lazer ışını iris iki merkezinden geçene kadar ayna iki ayarlayın. Hizalandıktan sonra, ışının hem iris bir hem de iris ikinin merkezlerinden aynı anda geçtiğini doğrulayın. Lazer düzgün hizalanmış ile optik gecikme hattını hizalamaya başlayın.

İlk olarak, sahne denetleyicisinin yön düğmesini kullanarak gidebileceği kadar ayna iki doğru sahne taşıyın. Daha sonra, ışın iris bir merkezinden geçene kadar ayna bir ayarlayın. Daha sonra, sahneyi ayna ikiden gidebileceği kadar uzağa taşıyın.

Kiriş iris bir merkezinden geçene kadar ayna iki ayarlayın. Şimdi, sahneyi ışın girişine mümkün olduğunca yaklaştırın ve ışının hala iris bir'in merkezinden geçtiğini doğrulayın. Daha sonra, ayna üç konumundan iris bir çıkarın ve yer aynalar üç ve dört optik gecikme hattı üzerinde.

Kiriş iris iki merkezinden geçene kadar aynalar üç ve dört ayarlayın. Olay ışını yolundaki değişken nötr yoğunluk filtresi ile ekran olarak safir plakasının arkasına bir kartvizit yerleştirin. Ekranda sarı beyaz bir nokta gözlemlenene kadar iletilen ışının gücünü kademeli olarak artırmak için filtreyi çevirin.

Daha sonra, mor bir halka ekranda sarı beyaz nokta çevreleyene kadar çok dikkatli bir şekilde aynı yönde filtre daha fazla açın. Daha sonra, Raman pompa ışınıhizalamak için, optik parametrik amplifikatör çıkış ışını yoluna ses derecelendirme yansıtıcı bandpass filtresi yerleştirin. Işın noktasını gözlemlemek için bandpass filtresini ve 17'yi neredeyse IR sensör kartıyla ayarlayın.

Prob spektrumuna en iyi duruma getirmek için sürekli ölçümler çalıştırın ve ekrandaki dedektör sayısını en üst düzeye çıkarın. Bunu başarmak için, yavaş yavaş yarım dalga plaka bir döndürün. Daha sonra, değişken optik yoğunluk filtresi bir döndürerek yavaş yavaş olay darbe yoğunluğunu artırmak.

Maksimal ve minimum dedektör sayıları sırasıyla 30, 000 ve 4, 000 civarında ulaşana kadar bunu yapın. Büyük bir salınım deseni gözlemlenmeye başlarsa, değişken optik yoğunluk filtresini desen kaybolana kadar ters yönde döndürün. Mekansal örtüşme için ayarlamak için, Raman pompa Kiriş yoluna optik helikopter yerleştirin.

Ardından, örnek konuma yakın bir IR sensör kartı yerleştirin. Raman pompa ve prob kirişleri noktalar tamamen birbiriyle çakışana kadar ayna 21 ayarlayarak Raman pompa ışını yönünü ayarlayın. Zamansal çakışma için ayarlamak için, Raman pompa ve prob ışınları mekansal birbirleri ile örtüşmektedir örnek konumuna bir indiyum galyum arsenik pin fotodiyot yerleştirin.

Daha sonra, Raman pompa ve prob darbeleri aynı konuma geldiğinde izlemek için saniyede 500 megahertz beş giga örnekleri için fotodiyot sinyal çıkışı bağlayın. Osiloskopun yatay ölçeğini bölüm başına bir nanosaniye olarak ayarlayın ve Raman pompası ve diğer darbeyi engelleyen sonda darbeleri için sinyal yoğunluğunun en yüksek saatini okuyun. Manyetik dişli pompası giriş ve çıkış tüpleri cyclohexane 30 mililitre içeren bir şişe ye takın ve metin protokolünde açıklandığı gibi sikloheksan akan başlar.

Sürekli ölçümler çalıştırın ve ekranda uyarılan Raman sikloheksan bantlarının gözlenen olup olmadığını kontrol edin. Sikloheksane'in en güçlü bandı, merkez dalga boyu 1,410 nanometre olarak ayarlandığında 55 ile 58. Uyarılmış Raman bantları algılandıktan sonra, ekrandaki bant yoğunluklarını en üst düzeye çıkarın.

Bunu, optik helikopterin dönme evresi ve optik gecikme satırı ikinin konumunu yeniden biçimlendirerek gerçekleştirin. Tek bir ölçüm çalıştırın ve spektrumu metin dosyası olarak kaydedin. Daha sonra, rezervuardan tolueni çıkarın ve manyetik dişli pompasıgiriş/çıkış tüplerini 1X çarpı 10 ile beta-karoten litresinde negatif dört bene 25 mililitre toluen çözeltisi içeren bir şişeye takın.

Daha sonra, örnek çözeltiyi akışa başlayın. Sonra, aktinik pompa ışın yoluna optik helikopter yerleştirin. Raman pompa ışınının hareket verici pompa ışını yolundan ışın dökümü taşıyın.

Daha sonra, yakın IR sensör kartı yerine bir kartvizit kullanarak örnek konumundaki aktinik pompa ve prob kirişleri mekansal olarak örtüştürün. Sürekli ölçümler çalıştırın ve ekranda beta-karotenin geçici emiliminin gözlenmeip gözlenmeyince kontrol edin. Emme bandı, monoton olarak daha uzun dalga boylarına doğru azalan bir şekille veya sıfır ve 511.

Geçici emme bandı tespit edildikten sonra ayna 32'yi hazırlayarak emme yoğunluğunu en üst düzeye çıkarın. Sürekli ölçümleri durdurun ve geçici emilim tamamen kaybolana kadar optik gecikme hattının konumunu azaltın. Raman pompa Kiriş yoluna optik helikopter yerleştirin ve Raman pompa Kiriş yolundan Kiriş dökümü kaldırın.

Ardından, açılır menüden SK aşamasını seçen metin protokolünde açıklandığı gibi zaman ayarı çözülmüş bir deneme çalıştırın. Zaman ait absorpsiyon spektrumunun ölçümü sonrasında geçici soğurma sinyalinin kaybolduğu konuma kıyasla yaklaşık 50 mikron daha küçük olacak A aralığının başlangıç pozisyonunu girin. Femtosecond zamanlı olarak çözülmüş yakın IR uyarılmış Raman spektroskopisi beta-karoten ve tolüen çözeltisine uygulandı.

Beta-karoten ve toluen spektrumları burada gösterilmiştir. Ham spektrumsolvent toluen güçlü Raman bantları ve zemin durumunda beta-karoten zayıf bir Raman bant yanı sıra fotoheyecanlı beta-karoten Raman bantları içeriyordu. Burada gösterilen aynı spektrum ama fotoexcitation önce bir pikosaniyede aynı çözeltinin uyarılmış Raman spektrumu kullanılarak çıkarılır.

Çıkarmadan sonraki spektrumlarda fotoheyecanlı beta-karoten ve/veya diğer doğrusal olmayan optik süreçlerin emiliminin neden olduğu çarpık taban çizgileri ortaya çıktı. Taban çizgileri polinom fonksiyonları ile düzeltildikten sonra düz hale geldi. Bu şekilde, beta-karoten in zaman çözümlü raman spektrumları 1, 400-1, 800 ters santimetre bölgesinde iki güçlü bant gösterdi.

Sıfır pikosaniyede geniş bir uyarılmış Raman bandı S2 beta-karotenin faz içi C çift bağ C streç titreşimatandı. Tepe noktasının 1, 556 ters santimetre olduğu tahmin edilmektedir. S1 beta-karotenin faz içi C çift bağ C streç bandı, S2 C çift bağ C streç bandının çürümesi sonucu ortaya çıktı.

S1 C çift bağ C streç bandının tepe konumu 0,12'den beş pikosaniyeye sekiz ters santimetre ile yükseltildi. Raman pompa ve sonda kirişleri noktalar tamamen sikloheksane uyarılmış Raman bantları bulmak için birbirleri ile örtüşen kadar tekrar tekrar Raman pompa ışını yönünü ayarlamak denemek ve ayarlamak önemlidir. Bu prosedür, kimyasal reaksiyon dinamiklerine daha derinlemesine bakmak için diğer femtosecond zamanlı çözümlü deneyler için hemen kullanılabilir.

Araştırmacılar pi-konjuge moleküllerin kimyasını keşfetmek gibi bu prosedür yeni soruların cevaplanması için izin verecektir. Bu işlemi yaparken, güçlü lazer ışığından gözlerinizi korumak için güvenlik gözlüğü takmayı unutmayın. Bu dağılım ışığı içerir.