Nuestro protocolo es particularmente potente para examinar la estructura y la dinámica de las moléculas conjugadas con pi en la etapa inicial de las reacciones químicas y bioquímicas. Esta técnica tiene un poco más de sensibilidad y hace que el tiempo de medición sea más corto que la espectroscopia espontánea Raman convencional resuelta en el tiempo en el infrarrojo cercano con detectores disponibles hoy en día. Para comenzar, complete la configuración óptica como se muestra aquí.
Primero, alinee el rayo láser. Con el láser de zafiro de titanio encendido y calentado, coloque una tarjeta de visita detrás del iris dos para actuar como una pantalla. Ajuste el espejo uno hasta que la viga pase a través del centro del iris.
A continuación, ajuste el espejo dos hasta que el rayo láser pase a través del centro del iris dos. Una vez alineado, confirme que la viga pasa a través de los centros de ambos iris uno e iris dos simultáneamente. Con el láser correctamente alineado, comience a alinear la línea de retardo óptico.
En primer lugar, mueva el escenario hacia el espejo dos hasta donde pueda ir usando el botón de dirección del controlador de escenario. A continuación, ajuste el espejo uno hasta que la viga pase a través del centro del iris uno. A continuación, mueva el escenario tan lejos como pueda ir desde el espejo dos.
Ajuste el espejo dos hasta que la viga pase a través del centro del iris uno. Ahora, mueva el escenario lo más cerca posible de la entrada de viga y confirme que la viga todavía pasa a través del centro del iris uno. A continuación, retire el iris uno de la posición del espejo tres y coloque los espejos tres y cuatro en la línea de retardo óptico.
Ajuste los espejos tres y cuatro hasta que la viga pase a través del centro del iris dos. Con el filtro de densidad neutra variable en la trayectoria de la viga incidente, coloque una tarjeta de visita detrás de la placa de zafiro como una pantalla. Gire el filtro para aumentar gradualmente la potencia del haz transmitido hasta que se observe una mancha blanca amarilla en la pantalla.
Luego, gire el filtro más en la misma dirección con mucho cuidado hasta que un anillo púrpura rodee la mancha blanca amarilla en la pantalla. A continuación, para alinear el haz de la bomba Raman, coloque el filtro de paso de banda reflectante de nivelación de volumen en la ruta del haz de salida del amplificador paramétrico óptico. Ajuste el filtro de paso de banda y el espejo 17 utilizando una tarjeta de sensor cercana a la infrarrojo para observar el punto del haz.
Para comenzar a optimizar el espectro de la sonda, ejecute mediciones continuas y maximice los recuentos de detectores en la pantalla. Para lograr esto, gire gradualmente la placa de media onda uno. A continuación, aumente gradualmente la intensidad del pulso incidente girando el filtro de densidad óptica variable uno.
Haga esto hasta que los recuentos máximos y mínimos de detectores alcancen alrededor de 30.000 y 4.000 respectivamente. Si se observa un patrón oscilatorio grande, gire el filtro de densidad óptica variable en la dirección opuesta hasta que el patrón desaparezca. Para configurar la superposición espacial, coloque el helicóptero óptico en la trayectoria del haz de la bomba Raman.
A continuación, coloque una tarjeta de sensor cercana a la infrarrojo en la posición de la muestra. Ajuste la dirección del haz de la bomba Raman ajustando el espejo 21 hasta que las manchas de la bomba Raman y los haces de la sonda se superpongan completamente entre sí. Para configurar la superposición temporal, coloque un fotodiodo de alfiler de arsenuro de galio indio en la posición de la muestra donde la bomba Raman y los haces de la sonda se superponen espacialmente entre sí.
A continuación, conecte la salida de señal del fotodiodo a un osciloscopio digital de 500 megahercios de cinco giga por segundo para monitorear cuando la bomba Raman y los pulsos de la sonda llegan a la misma posición. Establezca la escala horizontal del osciloscopio en un nanosegundo por división y lea la hora máxima de la intensidad de la señal para los pulsos de la bomba y sonda Raman que bloquean el otro pulso. Fije los tubos de entrada y salida de la bomba de engranajes magnéticos a una botella que contenga 30 mililitros de ciclohexano y comience a fluir ciclohexano como se describe en el protocolo de texto.
Ejecute mediciones continuas y compruebe si las bandas Raman estimuladas de ciclohexano se observan en la pantalla. La banda más fuerte de ciclohexano aparece entre los píxeles 55 y 58 cuando la longitud de onda central se establece en 1.410 nanómetros. Una vez detectadas las bandas Raman estimuladas, maximiza las intensidades de la banda en la pantalla.
Para ello, reajuste iterativamente el espejo 21, la fase de rotación del helicóptero óptico y la posición de la línea de retardo óptico dos. Ejecute una sola medición y guarde el espectro como un archivo de texto. A continuación, retire el tolueno del depósito y conecte los tubos de entrada/salida de la bomba de engranajes magnéticos a una botella que contenga 25 mililitros de una solución de tolueno con 1 veces 10 a los cuatro lunares negativos por litro de betacaroteno.
A continuación, comience a fluir la solución de ejemplo. A continuación, coloque el helicóptero óptico en la trayectoria del haz de la bomba actínica. Mueva el volcado de viga de la trayectoria del haz de la bomba actínica a la del haz de la bomba Raman.
A continuación, superponga espacialmente la bomba actínica y los haces de la sonda en la posición de la muestra utilizando una tarjeta de visita en lugar de la tarjeta de sensor cercana a la infrarrojo. Ejecute mediciones continuas y compruebe si la absorción transitoria de betacaroteno se observa en la pantalla. La banda de absorción aparece con una forma que disminuye monotónicamente hacia longitudes de onda más largas o con dos máximos alrededor de los píxeles cero y 511.
Maximice la intensidad de absorción reajustando el espejo 32 una vez detectada la banda de absorción transitoria. Detenga las mediciones continuas y luego disminuya la posición de la línea de retardo óptico uno hasta que la absorción transitoria desaparezca por completo. Coloque el helicóptero óptico en la trayectoria del haz de la bomba Raman y retire el volcado de viga de la trayectoria del haz de la bomba Raman.
A continuación, ejecute un experimento resuelto en el tiempo como se describe en el protocolo de texto que selecciona la fase SK en el menú desplegable. Introduzca la posición inicial del rango A para ser más pequeño en alrededor de 50 micras en comparación con la posición donde la señal de absorción transitoria desapareció después de la medición de espectros de absorción resueltos en el tiempo. La espectroscopia Raman, estimulada casi por infrarrojos casi por infrarrojos, con dificultad de tiempo femtosegundo, se aplicó a la solución de betacaroteno y tolueno.
Los espectros de betacaroteno y tolueno se muestran aquí. Los espectros crudos contenían fuertes bandas Raman del tolueno solvente y una banda Raman débil de betacaroteno en el estado del suelo, así como bandas Raman de betacaroteno fotoexcitado. Aquí se muestran los mismos espectros pero se restan utilizando el espectro Raman estimulado de la misma solución en un picosegundo antes de la fotoexcitación.
Los espectros después de la resta mostraron líneas de base distorsionadas que son causadas por la absorción de betacaroteno fotoexcitado y/u otros procesos ópticos no lineales. Las líneas de base se volvieron planas después de que se corrigieron con funciones polinómicas. En esta figura, los espectros ramanos estimulados por el tiempo de betacaroteno mostraban dos bandas fuertes en la región de 1.400 a 1.800 centímetros inversos.
Una amplia banda Raman estimulada a cero picosegundos fue asignada a la vibración de estiramiento C de doble enlace en fase de betacaroteno S2. Su posición máxima se estimó en 1.556 centímetros inversos. La banda de estiramiento C de doble enlace C en fase de betacaroteno S1 apareció como la banda de estiramiento S2 C de doble enlace C decaída.
La posición máxima de la banda de estiramiento C de doble enlace S1 C fue cambiada por ocho centímetros inversos de 0,12 a cinco picosegundos. Es importante tratar de ajustar la dirección del haz de la bomba Raman una y otra vez hasta que los puntos de la bomba Raman y los haces de la sonda se superpongan completamente entre sí para encontrar las bandas Raman estimuladas de ciclohexano. Este procedimiento se puede utilizar inmediatamente para otros experimentos resueltos en tiempo de femtosegundo con el fin de mirar más profundamente en la dinámica de reacción química.
Este procedimiento permitirá responder nuevas preguntas a medida que los investigadores exploren la química de las moléculas conjugadas con pi. Durante la realización de este procedimiento, no olvide ponerse gafas de seguridad para proteger sus ojos de la luz láser fuerte. Esto incluye la luz de dispersión.
