Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Здесь мы представляем протоколы анализов дифференциально обнаружение времени решены инфракрасный колебательной спектроскопии и электронной дифракции позволяющие наблюдений деформаций местных структур вокруг photoexcited молекул в столбчатых жидкий кристалл, давая атомной перспективы на взаимосвязи между структурой и динамикой этого фотоактивного материала.
Мы обсуждаем в этой статье экспериментальные измерения молекул жидкокристаллических (ЖК) этапе с использованием времени решены инфракрасный (ИК) колебательной спектроскопии и дифракция электронов, время решена. Жидкий кристалл фаза является важным состояние материи, которая существует между твердой и жидкой фаз, и он встречается в естественных системах, а также как органической электроники. Жидкие кристаллы ориентационно приказал но слабо упакованы, и поэтому, внутренние конформации и выравнивания молекулярные компоненты LCs могут быть изменены на внешние раздражители. Хотя время решена дифракционные методы показали пикосекундной шкала молекулярной динамики монокристаллов и поликристаллов, прямых наблюдений упаковка структур и сверхскоростной динамика мягких материалов сдерживаются размыто Дифракционные текстуры. Здесь мы приводим время решена ИК колебательной спектроскопии и электрон дифрактометрии приобрести сверхскоростной снимки столбчатых LC материала с учетом фотоактивного основные общие. Анализ дифференциально обнаружения комбинации времени решена ИК колебательной спектроскопии и дифракции электронов являются мощными инструментами для характеристики структуры и динамики фотоиндуцированной мягких материалов.
Жидкие кристаллы (LCs) имеют целый ряд функций и широко используются в научных и технологических приложений1,2,3,4,5,6. Поведение LCs может объясняться их ориентационного заказ а также относительно высокая мобильность их молекул. Молекулярная структура LC материалов, как правило, характеризуются mesogen ядро и длинные гибкие углеродных цепей, обеспечивающих высокую мобильность LC молекул. Под внешними раздражителями7,8,9,10,11,12,13,14,15 , например, свет, электрические поля, изменений температуры или механического давления, малые внутри - и межмолекулярных движений LC молекул причиной резких структурных переназначения в системе, ведущих к его функциональное поведение. Чтобы понять функции LC материалов, важно определить структуру молекулярном уровне в фазе LC и выявления ключевых движения молекулярных конформации и упаковки деформаций.
Дифракция рентгеновских лучей (XRD) обычно используются как мощный инструмент для определения структуры LC материалы16,17,18. Однако дифракционной картины, возникая от функциональных раздражители отзывчивым ядра часто скрывается шаблоном широкого гало от долгого углеродных цепей. Эффективное решение этой проблемы обеспечивается время решена дифракционного анализа, который позволяет прямых наблюдений с помощью фотовозбуждения молекулярной динамики. Этот метод извлекает структурную информацию о photoresponsive ароматических остаток с помощью различия между дифракционные текстуры, полученные до и после фотовозбуждения. Эти различия обеспечивают средства для удаления фонового шума и непосредственно наблюдать структурные изменения интереса. Анализ дифференциального дифракционные текстуры раскрыть модулированные сигналы от фотоактивного группу самостоятельно, тем самым исключая пагубных дифракции от цепей углерода не photoresponsive. Описание этого метода дифференциальной дифракционного анализа приводится в Хада, м. и др.19.
Измерения времени решены дифракции может обеспечить структурную информацию об атомной перестановок, которые происходят во время фазового перехода в материалы20,21,,2223, 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 и химических реакций между молекулами30,,3132,33,34. С этими приложениями в виду был достигнут значительный прогресс в развитии ultrabright и ультракоротких импульсного рентгеновского35,36 и электрон37,38,39 , 40 источников. Однако время решена дифракции только был применен простой, изолированных молекул или к одно - или поли кристаллы, в которой высоко приказал неорганических решетки или органические молекулы производят хорошо решен дифракционные текстуры, обеспечение структурной информации. В отличие от этого сверхскоростной структурные анализы более сложных мягких материалов были затруднены из-за их менее упорядоченной фазы. В этом исследовании мы продемонстрировать использование Дифракция времени решены электронов, а также переходных абсорбционной спектроскопии и времени решены инфракрасный (ИК) колебательной спектроскопии характеризовать Структурная динамика фотоактивного LC материалов, с помощью этого дифракции извлечено методологии19.
1.Time решена инфракрасной колебательной спектроскопии
2. время решена электрона дифракции
Мы выбрали седло образный π-кроватка скелет43,44 фотоактивного основной единицей LC молекулы, потому что он образует четко столбчатой структуры укладки и потому что Центральный восемь membered кроватку кольцо, как ожидается, показывают фотои?...
Критический шаг процесса во время измерений Дифракция времени решены электрона является поддержание высокого напряжения (75 кэВ) без текущих колебаний с расстояния между фотокатодом и анода пластина является только ~ 10 мм. Если ток колеблется выше диапазон 0,1 мкА до или в ходе экспериме?...
Авторы не имеют ничего сообщать.
Мы благодарим д-р S. Танака в Токийском технологическом институте поверочные время решена ИК колебательной спектроскопии и профессор м. Хара и доктор K. Мацуо в Нагойском университете XRD измерений. Мы также благодарит профессор Ямагути S. в Нагойском университете, профессор р. Herges в университете Киля и профессор р. ж. д. Миллер в институте Макса Планка для структуры и динамики материи ценные обсуждения.
Эта работа поддерживается по японской технологии науки (JST), вуаля, для финансирования проектов «молекулярной технологии и создание новых функций» (Грант количество JPMJPR13KD, JPMJPR12K5 и JPMJPR16P6) и «Химические преобразования энергии света». Эта работа также частично поддерживается JSP-страницы Грант номера JP15H02103, JP17K17893, JP15H05482, JP17H05258, JP26107004 и JP17H06375.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Chirped pulse amplifier | Spectra Physics Inc. | Spitfire ACE | For time-resolved IR vibration spectroscopy |
Chirped pulse amplifier | Spectra Physics Inc. | Spitfire XP | For time-resolved electron diffractometry |
Femtosecond laser | Spectra Physics Inc. | Tsunami | For time-resolved IR vibration spectroscopy |
Femtosecond laser | Spectra Physics Inc. | Tsunami | For time-resolved electron diffractometry |
Optical parametric amplifier | Light Conversion Ltd. | TOPAS prime | |
64-channel mercury cadmium tellurium IR detector array | Infrared Systems Development Corporation | FPAS-6416-D | |
FT-IR spectrometer | Shimadzu Corporation | IR Prestige-21 | |
High voltage supply | Matsusada precision | HER-100N0.1 | |
Rotary pump | Edwards | RV12 | |
Molecular turbo pumps | Agilent Technologies Japan, Ltd. | Twis Torr 304FS | |
Vacuum gauges | Pfeiffer vacuum systems gmbh | PKR251 | For ICF70 flange |
Vacuum monitors | Pfeiffer vacuum systems gmbh | TPG261 | |
Fiber coupled CCD camera | Andor Technology Ltd. | iKon-L HF | |
BaF2 and CaF2 substrates | Pier optics | Thickness 3 mm | |
AgGaS2 crystal | Phototechnica Corporation | Custom-order | |
BBO crystals | Tokyo Instruments, Inc. | SHG θ=29.2 deg THG θ=44.3 deg | |
calcite crystals | Tokyo Instruments, Inc. | Thickness 1mm | |
Optical mirrors | Thorlabs | PF10-03-F01 PF10-03-M01 UM10-45A | Al coat mirrors Au coat mirrors Ultrafast mirrors |
Optical mirrors | HIKARI,Inc. | Broadband mirrors | |
Dichroic mirrors | HIKARI,Inc. | Custom-order Reflection: 266 nm Transmission: 400, 800 nm | |
Optical chopper | Newport Corporation | 3501 optical chopper | |
Optical shutters | Thorlabs Inc. | SH05/M SC10 | |
Optical shutters | SURUGA SEIKI CO.,LTD. | F116-1 | |
Beam splitters | Thorlabs Inc. | BSS11R | |
Fused-silica lenses | Thorlabs Inc. | LA4663 LA4184 | |
BaF2 lens | Thorlabs Inc. | LA0606-E | |
Polarized mirrors | Sigmakoki Co.,Ltd | Custom-order Designed for 800 nm Reflection: s-polarized light Transmission : p-polarized light | |
Half waveplate | Thorlabs Inc. | WPH05M-808 | |
Mirror mounts | Thorlabs Inc. | POLARIS-K1 KM100 | Kinematic mirror mounts |
Mirror mounts | Sigmakoki Co.,Ltd | MHAN-30M MHAN-30S | Gimbal mirror mounts |
Mirror mounts | Newport Corporation | ACG-3K-NL | Gimbal mirror mounts |
Variable ND filters | Thorlabs Inc. | NDC-25C-2M | |
Beam splitter mounts | Thorlabs Inc. | KM100S | |
Lens mounts | Thorlabs Inc. | LMR1/M | |
Rotational mounts | Thorlabs Inc. | RSP1/M | |
Retroreflector | Edmund Optics | 63.5MM X 30" EN-AL | |
spectrometers | ocean photonics | USB-4000 | |
Power meter | Ophir | 30A-SH | Used for intensity monitor of CPA |
Power meter | Thorlabs Inc. | S120VC PM100USB | Used for intensity measurements of pump pulse |
Photodiodes | Thorlabs Inc. | DET36A/M DET25K/M | |
DC power supply | TEXIO | PW18-1.8AQ | Used for magnetic lens |
Magnetic lens | Nissei ETC Co.,Ltd | Custom-order | |
Stages | Newport Corporation | M-MVN80V6 LTAHLPPV6 | Used for magnetic lens |
Stage controller | Newport Corporation | SMC100 | |
Stages | Sigmakoki Co.,Ltd | SGSP20-35(X) SGSP20-85(X) | Used for sample position |
Stages | Sigmakoki Co.,Ltd | SGSP26-200(X) OSMS26-300(X) | Used for delay time generator |
Stage controller | Sigmakoki Co.,Ltd | SHOT-304GS | |
Picoammeter | Laboratory built | ||
spin coater | MIKASA Co.,Ltd | 1H-D7 | |
hot plate | IKA® | C-MAG HP7 | |
SiN wafer | Silson Ltd | Custom-order | |
KOH aqueous solution (50%) | Hiroshima Wako Co.,Ltd. | 168-20455 | |
Chloroform | Hiroshima Wako Co.,Ltd. | 038-18495 | |
Dichloromethane | Hiroshima Wako Co.,Ltd. | 132-02456 | |
Personal computers for the controlling programs | Epson Corporate | Endeavor MR7300E-L | 32-bit operation system |
Program for the control the equipment | National Instruments Corporation | Labview2016 | |
Program for the data analysis | The MathWorks, Inc. | Matlab2015b |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены