Name: spatial separation of molecular conformers and clusters
Uploaded: 2014-01-09T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل من قبل مجموعة التميز "مركز هامبورغ للتصوير فائق السرعة - هيكل وديناميات ومراقبة المادة على النطاق الذري" من دويتشه فورتشونجسجيمينشافت ومعهد هيلمهولتز الافتراضي "المسارات الديناميكية في المناظر الطبيعية متعددة الأبعاد".

1. وصف الإعداد التجريبي
يظهر مخطط لإعداد الحزمة الجزيئية في مرحلة الغاز والمحرف في الشكل 221. وهو يتألف من
<ol><li>صمام إيفن لافي النابض29 الذي يحتوي على العينة الجزيئية. يمكن استخدام صمامات الحزم الجزيئية النابضة الأخرى بشكل جيد بنفس القدر طالما تم تشكيل شع...

في جميع أنحاء هذه المخطوطة، يفترض الإلمام بمكونات الفراغ العالية جدا وصمامات الحزم الجزيئية النابضة ومصادر الليزر، وينبغي دائما الالتزام بإجراءات السلامة المرتبطة بها. يجب توخي الحذر الخاص عند التعامل مع أقطاب الجهد العالي للمحرف. أسطحها تحتاج إلى مصقول إلى مستوى عال ويجب أن تكون نظيفة تماما لتجنب...

غالبا ما تستخدم الفيزياء الجزيئية الحديثة في مرحلة الغاز وتجارب الكيمياء الفيزيائية توسعات أسرع من الصوت للجزيئات المستهدفة لإنتاج عينات جزيئية باردة بالتناوب داخل شعاع جزيئي. ومع ذلك ، حتى في درجات حرارة الدوران المنخفضة من 1 K ، والتي يمكن تحقيقها بشكل روتيني باستخدام التوسعات الأسرع من الصوت ، لا يزال بإمكان الجزيئات الكبيرة البقاء في تشكيلات متعددة داخل الحزمة1. وبالمثل، فإن إنتاج المجموعات الجزيئية في مصدر شعاع لا يؤدي إلى نوع واحد، بل إلى تشكيل "حساء عنقودي"، يحتوي على العديد من اللؤم العنقودي المختلفة، فضلا عن الجزيئات الأم النقية المتبقية. وهذا يجعل دراسة هذه النظم مع تقنيات جديدة مثل تصوير المدارات الجزيئية2، الجزيئية الإطار الضوئي التوزيعات الزاوي3-5 أو الإلكترون6-10 والأشعة السينية الحيود11-13 صعبة ، لأنها تتطلب عينات نقية ومتسقة ومتجانسة في مرحلة الغاز.
وفي حين أن هناك عدة منهجيات متاحة الآن لفصل مختلف مطابقي الأنواع المشحونة في مرحلة الغاز(مثل أنابيب الانجراف للحركة الأيونية14,15)ويتم فصل المجموعات المشحونة بسهولة بنسبة الكتلة إلى الشحنة، فإن هذه التقنيات لا تنطبق على الأنواع المحايدة. لقد أثبتنا مؤخرا أنه يمكن التغلب على هذه القضايا باستخدام جهاز انحراف كهربائي16،17، مما يسمح بفصل المطابقين الجزيئيين وكذلك المجموعات وإنتاج الحزم الجزيئية الباردة بالتناوب.
استخدام انحراف كهربائي هو تقنية شعاع الجزيئية الكلاسيكية، وأصول التي تقطع شوطا طويلا إلىالوراء 18،19. وقدم الأفكار الأولى لاستخدام انحراف كهربائي لفصل الدول الكم ستيرن في عام 192620. في حين أجريت التجارب المبكرة على جزيئات صغيرة في درجات حرارة عالية، ونحن نظهر تطبيق هذه التقنية على الجزيئات القطبية الكبيرة والتجمعات في درجات حرارة منخفضة16،21.
الجزيئات القطبية تجربة قوة داخل مجال كهربائي غير متجانس(ه)بسبب الاختلافات المكانية في الطاقة المحتملة. تعتمد هذه <img fo:content-width="0.25in" src="/files/ftp_upload/51137/force.jpg" width="30px"> القوة على لحظة ثنائي القطب الفعالة ، μeff، للجزيء ويمكن تقييمها على أنها
<img src="/files/ftp_upload/51137/51137eq1.jpg"> (1) 
كما المطابقين الجزيئية المختلفة تمتلك عادة لحظات ثنائي القطب مختلفة وأعداد مختلفة من جزيئات المذيبات داخل مجموعة تؤدي إلى كتل عنقودية مختلفة ولحظات ثنائي القطب، وهذه الأنواع سوف تشهد تسارع مختلف في وجود حقل كهربائي قوي غير متجانس. وبالتالي يمكن استخدام قوة تأثير ستارك الناتجة من حقل كهربائي غير متجانس لفصل المطابقين وحالات الكم22. يشار إلى ذلك في الشكل 1، مما يدل على منحنيات ستارك المحسوبة ل J = 0،1،2 حالات الدوران من رابطة الدول المستقلة والمتوافقين عبر 3-الفلوروفينول، على التوالي. وهذا يؤدي إلى اختلافات كبيرة في μeff، كما هو مبين في الشكلين 1c و 1d، وبالتالي يتم تجربة تسارع مختلف من قبل اثنين من التوافقيين في المجالات الكهربائية غير متجانسة. لذلك ، يمكن استخدام جهاز انحراف كهربائي كمعدل لحظة كتلة إلى ثنائي القطب (m /μeff) فاصل ، في القياس على مطياف الكتلة الذي يعمل كنسبة كتلة إلى شحن (m / z) فلتر23.
وعلاوة على ذلك، تسمح هذه التقنيات فصل الدول الكم التناوب24،25. كما الدول دوران الأرض (منحنيات زرقاء في الشكلين 1a و 1b) المعرض أكبر تحول ستارك، وسوف تكون هذه منحرفة أكثر ويمكن فصلها مكانيا من الجزيئات في الدول J أعلى17. لذلك يمكن اختيار أبرد جزء من الحزم الجزيئية ، مما يساعد بشكل كبير في العديد من التطبيقات ، مثل محاذاة وتوجيه الجزيئات المستهدفة17 و 26-28.
في هذه المساهمة نظهر كيف يمكن استخدام جهاز انحراف كهربائي لفصل أنواع مختلفة من الجزيئات القطبية الكبيرة والتجمعات مكانيا. وتقدم بيانات نموذجية لإنتاج شعاع نقي من الشخص المطابق ومجموعة من المذيبات المذابة ذات الحجم والنسبة المحددة جيدا. على وجه التحديد نقدم بيانات عن 3-fluorophenol، حيث يتم إنتاج شعاع نقي يحتوي فقط على مطابق عبر، وعلى مجموعات مياه الندول، حيث يمكن فصل مجموعة الندول (H2O)1 مكانيا من الماء، النعال، النعال (H2O)2، الخ.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="687">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Vacuum system</td>
			<td style="width:175px;">various, e.g. Pfeiffer Vacuum, Varian, Edwards, Leybold</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:177px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Dye laser system</td>
			<td style="width:175px;">various, e.g. Coherent, Spectra Physics, Syrah, LIOP-TEC, Radiant Dyes&#8230;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pulsed valve</td>
			<td style="width:175px;">Even-Lavie</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">High voltage power supply</td>
			<td style="width:175px;">eg. FUG</td>
			<td style="width:119px;">HCP 14-20000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Deflector</td>
			<td style="width:175px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Time-of-flight spectrometer</td>
			<td style="width:175px;">Jordan TOF</td>
			<td style="width:119px;">C-677</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TOF power supply</td>
			<td style="width:175px;">Jordan TOF</td>
			<td style="width:119px;">D-603</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Focusing lens</td>
			<td style="width:175px;">e.g. Thorlabs</td>
			<td>LA4745</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Translation stage</td>
			<td style="width:175px;">e.g. Vision Lasertechnik</td>
			<td style="width:119px;">8MT167-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Digitizer</td>
			<td style="width:175px;">e.g. Agilent</td>
			<td style="width:119px;">Acquiris DC440</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Digital delay generator</td>
			<td style="width:175px;">e.g. Stanford Systems</td>
			<td style="width:119px;">SRS DG645</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Molecular beam skimmer</td>
			<td style="width:175px;">Beam Dynamics Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>http://www.beamdynamicsinc.com/</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

spatial separation of molecular conformers and clusters

تستخدم تجارب الفيزياء الجزيئية والكيمياء الفيزيائية في مرحلة الغاز عادة التوسعات الأسرع من الصوت من خلال الصمامات النابضة لإنتاج الحزم الجزيئية الباردة. ومع ذلك، غالبا ما تحتوي هذه الحزم على العديد من المطابقات والتجمعات، حتى في درجات الحرارة الدورانية المنخفضة. نقدم منهجية تجريبية تسمح بالفصل المكاني لهذه الأجزاء المكونة لتوسع الحزم الجزيئية. باستخدام منحرف كهربائي يتم فصل الحزمة بنسبة الكتلة إلى ثنائي القطب لحظة، مماثلة إلى بندر أو مطياف كتلة القطاع الكهربائي تشتيت الجزيئات المشحونة مكانيا على أساس نسبة كتلة إلى تهمة. يستغل هذا المنحرف تأثير ستارك في حقل كهربائي غير متجانس ويسمح بفصل الأنواع الفردية من الجزيئات والتجمعات المحايدة القطبية. وعلاوة على ذلك فإنه يسمح باختيار أبرد جزء من شعاع الجزيئية، والدول الكم الدورانية منخفضة الطاقة تجربة عموما أكبر انحراف. يمكن فصل الأيزومرات الهيكلية المختلفة (المطابقات) لنوع ما بسبب الترتيب المختلف للمجموعات الوظيفية ، مما يؤدي إلى لحظات ثنائية القطب متميزة. يتم استغلال هذه من قبل منحرف كهربائي لإنتاج عينة نقية تشكيليا من شعاع الجزيئية. وبالمثل، يمكن اختيار ستويتشيومتريز عنقودية محددة، حيث تعتمد لحظة الكتلة والديبول في مجموعة معينة على درجة الحل حول الجزيء الأم. وهذا يسمح بإجراء تجارب على أحجام وهياكل مجموعات محددة، مما يتيح إجراء دراسة منهجية لحل الجزيئات المحايدة.

وقد تم تطبيق تقنية انحراف كهربائي بنجاح لفصل ايزومرات الهيكلية16 والتجمعات محايدة21، فضلا عن إنتاج دولة الكم الدوران عينات الجزيئية المختارة31. ونحن نثبت ذلك مع نتائج تمثيلية لفصل رابطة الدول المستقلة والمتوافقين عبر 3-fluorophenol، وحجم مختارة indole (H2O)ن ال?...

Watch this Scientific Journal Video about Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters at JoVE.com

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

نقدم تقنية تسمح بالفصل المكاني لمختلف المطابقين أو المجموعات الموجودة في شعاع جزيئي. ويستخدم منحرف كهربائي لفصل الأنواع بنسبة الكتلة إلى ثنائي القطب لحظة، مما يؤدي إلى إنتاج مجموعات مرحلة الغاز من مطابق واحد أو قياس الاستواء العنقودي.

الفصل المكاني للمتشكلات الجزيئية والتجمعات

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Organic Chemistry

Physics

Unit 1

Electric Potential

Alcohols and Phenols

SCIENTISTS IN ACTION

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet (VUV) Synchrotron Radiation

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet VUV Synchrotron Radiation

الجزيئية الطيف الكتلي مع الحزمة الانضباطي الإشعاع فوق البنفسجي فراغ السنكروترون (VUV)

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy ...

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

الكمية التوصيل المتزامن والخصائص الميكانيكية للمواد القياسات الضوئية العضوية باستخدام AFM

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

Ultrahigh Density Array of Vertically Aligned Small-molecular Organic Nanowires on Arbitrary Substrates

فوق العالي الكثافة صفيف من الانحياز عموديا الأسلاك المتناهية الصغر العضوية الصغيرة الجزيئية على ركائز التعسفي

In  recent years &pi;-conjugated  organic semiconductors have emerged as the active material in a number of  diverse applications including large-area, ...

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

قياس وتحليل الهيدروجين الذرية والجزيئية الجزيئات ثنائية الذرة منظمة العمل العربية، C<sub&gt; 2</sub&gt;، CN، وتيو الأطياف الآتي الناجم عن انهيار الليزر الضوئية

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Proton Transfer and Protein Conformation Dynamics in Photosensitive Proteins by Time-resolved Step-scan Fourier-transform Infrared Spectroscopy

نقل بروتون والبروتين التشكل حيوية في وقت حساس البروتينات عن طريق حل خطوة المسح الضوئي فورييه، تحويل الأشعة تحت الحمراء الطيفي

Monitoring the dynamics of protonation and protein backbone conformation changes during the function of a protein is an essential step towards ...

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

التحقيق C<sub&gt; 84</sub&gt; -embedded سي الركيزة عن طريق المجهر التحقيقي وحيوية الجزيئية

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

المركبات ذات البنية النانومترية حج-الزيوليت كما مجسات الرطوبة أساس التلألؤ،

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy of N-polar InAlN-barrier High-electron-mobility Transistors

بمساعدة البلازما الجزيئية شعاع إبيتاز من InAlN من العوائق الترانزستور عالية الإلكترون التنقل N-القطبية

Plasma-assisted molecular beam epitaxy is well suited for the epitaxial growth of III-nitride thin films and heterostructures with smooth, abrupt ...

An Analog Macroscopic Technique for Studying Molecular Hydrodynamic Processes in Dense Gases and Liquids

أسلوب عيانية تناظرية لدراسة العمليات هيدرودينامية الجزيئية في كثافة الغازات والسوائل

An analog, macroscopic method for studying molecular-scale hydrodynamic processes in dense gases and liquids is described. The technique applies a ...

Fabrication of Schottky Diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure Grown by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy

تصنيع شوتكي الثنائيات في هيتيروستروكتوري بيمجزنو/أكسيد الزنك Zn القطبية نمت تنضيد الحزمة الجزيئية مساعدة البلازما

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device ...