Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 2 minutes.
The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.
If that doesn't help, please let us know.
Ultrarask tidsløst nær-IR stimulert Raman målinger av funksjonelle π-konjugat systemer
Chapters
Summary February 10th, 2020
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
Detaljer om signalgenerering og optimalisering, måling, datainnsamling og datahåndtering for en femtosekunders tidsløst nær-IR stimulert Raman spektrometer er beskrevet. En nær infrarød stimulert Raman studie på den spente tilstand dynamikken i β-karoten i toluen er vist som en representativ søknad.
Transcript
Vår protokoll er spesielt kraftig for å se på strukturen og dynamikken i pi-konjugerte molekyler i den første fasen av kjemiske og biokjemiske reaksjoner. Denne teknikken har litt høyere følsomhet og gjør måletiden kortere enn konvensjonell tidsløs spontan Raman-spektroskopi i nær-infrarød med detektorer tilgjengelig i dag. For å begynne, fullfør det optiske oppsettet som vist her.
Juster først laserstrålen. Når titan safirlaseren er slått på og varmet opp, plasserer du et visittkort bak iris to for å fungere som en skjerm. Juster speil en til strålen passerer gjennom midten av iris.
Deretter justerer du speil to til laserstrålen passerer gjennom midten av iris to. Når den er justert, må du bekrefte at strålen passerer gjennom sentrene til både iris en og iris to samtidig. Når laseren er riktig justert, begynner du å justere den optiske forsinkelseslinjen.
Først beveger du scenen mot speil to så langt det kan gå ved hjelp av retningsknappen på scenekontrolleren. Deretter justerer du speil en til strålen passerer gjennom midten av iris en. Deretter flytter du scenen så langt unna som det kan gå fra speil to.
Juster speil to til strålen passerer gjennom midten av iris en. Flytt nå scenen så nær stråleinngangen som mulig og bekrefter at strålen fortsatt passerer gjennom midten av iris en. Deretter fjerner du iris en fra posisjonen til speil tre og plasserer speil tre og fire på den optiske forsinkelseslinjen.
Juster speil tre og fire til strålen passerer gjennom midten av iris to. Med det variable nøytrale tetthetsfilteret i hendelsesstrålebanen plasserer du et visittkort bak safirplaten som skjerm. Vri filteret for å gradvis øke kraften i den overførte strålen til et gult hvitt sted observeres på skjermen.
Deretter dreier du filteret videre i samme retning veldig forsiktig til en lilla ring omgir det gule hvite stedet på skjermen. Deretter plasserer du volumgraderingsreflekterende båndpassfilter i utgangsstrålebanen til den optiske parametriske forsterkeren for å justere Raman-pumpebjelken. Juster båndpassfilteret og speil 17 med et nær-IR-sensorkort for å observere strålepunktet.
For å begynne å optimalisere probespekteret, kjør kontinuerlige målinger og maksimer detektorantall på skjermen. For å oppnå dette, gradvis rotere halv bølge plate en. Deretter øker gradvis intensiteten av hendelsespulsen ved å rotere variabel optisk tetthet filter en.
Gjør dette til maksimalt og minimalt antall detektorer når henholdsvis rundt 30, 000 og 4000. Hvis et stort svingningsmønster begynner å bli observert, roterer du det variable optiske tetthetsfilteret i motsatt retning til mønsteret forsvinner. For oppsett for romlig overlapping, plasser det optiske helikopteret i Raman pumpestrålebane.
Plasser deretter et nær-IR-sensorkort i prøveposisjonen. Juster retningen på Raman-pumpestrålen ved å justere speil 21 til flekkene på Raman-pumpen og sondebjelkene overlapper hverandre fullt ut. For å sette opp for den timelige overlappingen, plasser en indiumgaliumarsenidpin fotodiode i prøveposisjonen der Raman-pumpen og sondebjelkene overlapper romlig med hverandre.
Deretter kobler du signalutgangen til fotodioden til en 500 megahertz fem giga prøver per sekund digitalt oscilloskop for å overvåke når Raman pumpe og sonde pulser kommer på samme posisjon. Still inn den horisontale skalaen til oscilloskopet til å være ett nanosekund per divisjon og les topptiden for signalintensiteten for Raman-pumpen og sondepulsene som blokkerer den andre pulsen. Fest innløps- og utløpsrørene til magnetgirpumpen til en flaske som inneholder 30 milliliter cyklohexane og begynn å flyte cyclohexane som beskrevet i tekstprotokollen.
Kjør kontinuerlige målinger og kontroller om de stimulerte Raman-båndene av cyklohexane observeres i displayet. Det sterkeste bandet av cyclohexane vises på 55th til 58th piksler når den midterste bølgelengden er satt til 1, 410 nanometer. Når de stimulerte Raman-båndene oppdages, maksimerer du båndintensitetene i skjermen.
Oppnå dette ved å justere speil 21, rotasjonsfasen av det optiske helikopteret og posisjonen til optisk forsinkelseslinje to. Kjør én enkelt måling og lagre spekteret som en tekstfil. Fjern deretter toluen fra reservoaret og fest innløps-/utløpsrørene til magnetgirpumpen til en flaske som inneholder 25 milliliter toluenoppløsning med 1x ganger 10 til de negative fire molene per liter betakaroten.
Deretter begynner du å flyte prøveløsningen. Deretter plasserer du det optiske helikopteret i den aktiniske pumpestrålebanen. Flytt stråledumpen fra banen til den aktiniske pumpestrålen til Raman-pumpestrålen.
Deretter overlapper romlig actinicpumpen og sondebjelkene i prøveposisjonen ved hjelp av et visittkort i stedet for det nær-IR-sensorkortet. Kjør kontinuerlige målinger og kontroller om den forbigående absorpsjonen av betakaroten observeres i displayet. Absorpsjonsbåndet vises med en form som minker monotont mot lengre bølgelengder eller med to maxima på rundt null og 511th piksler.
Maksimer absorpsjonsintensiteten ved å justere speil 32 når det forbigående absorpsjonsbåndet oppdages. Stopp de kontinuerlige målingene, og reduser deretter posisjonen til den optiske forsinkelseslinjen til den forbigående absorpsjonen forsvinner helt. Plasser det optiske helikopteret i Raman pumpestrålebane og fjern stråledumpen fra Raman pumpestrålebane.
Deretter kjører du et tidsforberedt eksperiment som beskrevet i tekstprotokollen som velger SK-fasen fra rullegardinmenyen. Angi startposisjonen til område A for å være mindre med rundt 50 mikron sammenlignet med posisjonen der det forbigående absorpsjonssignalet forsvant etter måling av tidsforsopptatt absorpsjonsspektra. Femtosecond tidsavsløs nær-IR stimulert Raman spektroskopi ble brukt på beta-karoten og toluen løsning.
Spektra av beta-karoten og toluen er vist her. Den rå spektra inneholdt sterke Raman band av løsemiddel toluen og en svak Raman band av beta-karoten i bakken tilstand samt Raman band av photoexcited beta-karoten. Vist her er de samme spektra, men trukket ved hjelp av stimulert Raman spekteret av samme løsning på en picosecond før fotoexcitation.
Spektra etter subtraksjonen viste forvrengte baselines som er forårsaket av absorpsjon av fotoexcited beta-karoten og / eller andre ikke-lineære optiske prosesser. Grunnlinjene ble flate etter at de ble korrigert med polynomfunksjoner. I dette tallet, den tidsforutsige stimulerte Raman spektra av beta-karoten viste to sterke bånd i 1, 400 til 1, 800 inverse centimeter regionen.
Et bredt stimulert Raman-bånd på null picosekunder ble tildelt in-phase C dobbelbinding C stretch vibrasjon av S2 beta-karoten. Dens toppposisjon ble anslått til å være på 1556 inverse centimeter. Den in-phase C dobbel bånd C stretch band av S1 beta-karoten dukket opp som S2 C dobbel binding C stretch band forfalt.
Toppposisjonen til S1 C double bond C stretch band ble forskjøvet med åtte inverse centimeter fra 0,12 til fem picosekunder. Det er viktig å prøve å justere retningen på Raman pumpebjelken igjen og igjen til flekkene i Raman-pumpen og sondebjelkene overlapper fullt ut med hverandre for å finne de stimulerte Raman-båndene av cyklohexane. Denne prosedyren kan umiddelbart brukes til andre femtosekunder tidsavsløse eksperimenter for å se dypere inn i kjemisk reaksjonsdynamikk.
Denne prosedyren vil tillate nye spørsmål som skal besvares når forskere utforsker kjemien til pi-konjugerte molekyler. Mens du utfører denne prosedyren, ikke glem å sette vernebriller på for å beskytte øynene mot sterkt laserlys. Dette inkluderer scatter-lyset.
Related Videos
You might already have access to this content!
Please enter your Institution or Company email below to check.
has access to
Please create a free JoVE account to get access
Login to access JoVE
Please login to your JoVE account to get access
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Please enter your email address so we may send you a link to reset your password.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Your JoVE Unlimited Free Trial
Fill the form to request your free trial.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Thank You!
A JoVE representative will be in touch with you shortly.
Thank You!
You have already requested a trial and a JoVE representative will be in touch with you shortly. If you need immediate assistance, please email us at subscriptions@jove.com.
Thank You!
Please enjoy a free 2-hour trial. In order to begin, please login.
Thank You!
You have unlocked a 2-hour free trial now. All JoVE videos and articles can be accessed for free.
To get started, a verification email has been sent to email@institution.com. Please follow the link in the email to activate your free trial account. If you do not see the message in your inbox, please check your "Spam" folder.
