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

Bu çalışma, Deutsche Forschungsgemeinschaft'ın "Hamburg Ultra Hızlı Görüntüleme Merkezi – AtomIk Ölçekte Yapı, Dinamikler ve Maddenin Kontrolü" mükemmellik kümesi ve Helmholtz Sanal Enstitüsü "Çok Boyutlu Manzaralarda Dinamik Yollar" tarafından desteklenmiştir.

1. Deneysel Kurulumun Açıklaması
Gaz fazlı moleküler ışın kurulumu ve saptırıcısının şeması Şekil 2 21'degösterilmiştir. Bu oluşur
<ol><li>Moleküler örneği içeren darbeli bir Even-Lavie valfi29. Soğuk moleküler ışın (O(1 K)) oluştuğu sürece diğer darbeli moleküler ışın valfleri de eşit olarak kullanılabilir. Aşağıdaki parametreler, kullanılan Even-Lavie vanası için özeldir. Burada sunulan deneylerde valf, yü...

Bu makale boyunca, ultra yüksek vakum bileşenlerine, darbeli moleküler ışın valflerine ve lazer kaynaklarına aşinalık varsayılır ve ilgili güvenlik prosedürlerine her zaman uyulmalıdır. Saptırıcı için yüksek voltajlı elektrotların kullanımına özel özen göstermeli. Yüzeylerinin yüksek bir standartta parlatılması ve vakum odasının içinde arklanmaması için kesinlikle temiz olması gerekir. İlk kullanımdan önce elektrotlar vakum altında koşullandırılmalıdır. Uygulanan gerilim yavaşça arttırılmakta...

Modern gaz fazlı moleküler fizik ve fiziksel kimya deneyleri genellikle bir moleküler ışın içinde rotasyonel olarak soğuk moleküler örnekler üretmek için hedef moleküllerin süpersonik genleşmelerini kullanır. Bununla birlikte, süpersonik genleşmeler kullanılarak rutin olarak elde edilebilen 1 K'lik düşük dönme sıcaklıklarında bile, büyük moleküller hala ışın1içindeki birden fazla konformasyonda kalabilir. Benzer şekilde, bir ışın kaynağında moleküler kümelerin üretimi tek bir türle değil, birçok farklı küme stoichiometrisi içeren bir "küme çorbası" oluşumuna ve kalan saf ana moleküllere neden olur. Bu, bu sistemlerin moleküler orbitaller2, moleküler çerçeve fotoelekron açısal dağılımları3-5 veya elektron6-10 ve X-ışını kırınımı11-13 gibi yeni tekniklerle incelenmesini zorlaştırır, çünkü bunlar gaz fazında saf, tutarlı ve homojen örnekler gerektirir.
Gaz fazındaki yüklü türlerin farklı konformatörlerini ayırmak için çeşitli metodolojiler mevcut olsa da(örneğin iyon hareketlilik sürüklenme tüpleri14,15)ve yüklü kümeler kütle-şarj oranları ile kolayca ayrılır, bu teknikler nötr türler için geçerli değildir. Son zamanlarda bu sorunların elektrostatik saptırma cihazı16,17, moleküler konformatörlerin yanı sıra kümelerin ayrılmasına ve rotasyonel olarak soğuk moleküler ışınların üretimine izin vererek üstesinden gelinebileceğini gösterdik.
Elektrostatik sapmanın kullanımı, kökenleri18,19'akadar giden klasik bir moleküler ışın tekniğidir. Kuantum durumlarının ayrılması için elektrostatik sapmanın ilk fikirleri Stern tarafından 192620'detanıtıldı. Yüksek sıcaklıklarda küçük moleküller üzerinde erken deneyler yapılırken, bu tekniğin düşük sıcaklıklarda büyük kutup moleküllerine ve kümelerine uygulanmasını gösteriyoruz16,21.
Kutup molekülleri, potansiyel enerjideki mekansal farklılıklar nedeniyle, inhomojen bir elektrik alanı(E)içinde bir kuvvet yaşarlar. Bu <img fo:content-width="0.25in" src="/files/ftp_upload/51137/force.jpg" width="30px"> kuvvet, molekülün etkili dipol momentine, μeff'sına bağlıdır ve
<img src="/files/ftp_upload/51137/51137eq1.jpg"> (1) 
Farklı moleküler konformatörler tipik olarak farklı dipol anlarını ortaya çıkarmakta ve bir küme içindeki farklı sayıda çözücü molekülü farklı küme kütlelerine ve dipol anlarına yol açmaktadır, bu türler güçlü bir inhomogeneous elektrik alanının varlığında farklı bir ivme yaşayacaktır. Bu nedenle, homojen olmayan bir elektrik alanından elde edilen Stark etki kuvveti, konformatörlerin ve kuantum durumlarının ayrılması için kullanılabilir22. Bu şekil 1'de, sırasıyla cis ve trans konformatörlerin J = 0,1,2 dönme durumları için hesaplanan Stark eğrilerini gösteren 3-florofenol ile gösterilir. Bu, Şekil 1c ve 1d'degösterildiği gibiμ eff'debüyük farklılıklara yol açar ve bu nedenle iki konformatör tarafından inhomogeneous elektrik alanlarında farklı bir ivme yaşanır. Bu nedenle, bir elektrostatik sapma cihazı kütleden dipol moment oranına (m /μeff) ayırıcı olarak, kütle-şarj oranı ( m/ z) filtresi23olarak hareket eden bir kütle spektrometresine benzer şekilde kullanılabilir.
Ayrıca, bu teknikler dönme kuantum durumlarının ayrılmasına izin verir24,25. Yer dönme durumları (Şekil 1a ve 1b'dekimavi eğriler) en büyük Stark değişimini sergiledikçe, bunlar en çok saptırılacak ve daha yüksek J durumlarındaki moleküllerden mekansal olarak ayrılabilir17. Bu nedenle moleküler ışının en soğuk kısmı seçilebilir, hedef moleküllerin hizalanması ve yönlendirilmesi gibi birçok uygulamada önemli ölçüde yardımcı olur17, 26-28.
Bu katkıda, bir elektrostatik sapma cihazının farklı büyük kutup molekülleri ve küme türlerini mekansal olarak ayırmak için nasıl kullanılabileceğini gösteriyoruz. Örnek veriler, tek bir konformörün saf bir kirişinin ve iyi tanımlanmış boyut ve oranda çözünür çözücü kümesinin üretimi için sunulur. Özellikle, sadece trans konformörü içeren saf bir ışının üretildiği 3-florofenol ve indole(H2O) 1 kümesinin sudan, indole, indole(H2 O)2, vb.

<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

Gaz fazlı moleküler fizik ve fiziksel kimya deneyleri genellikle soğuk moleküler ışınların üretimi için darbeli valfler aracılığıyla süpersonik genleşmeler kullanır. Bununla birlikte, bu kirişler genellikle düşük dönme sıcaklıklarında bile birden fazla konformatör ve küme içerir. Moleküler ışın genişlemesinin bu kurucu parçalarının mekansal olarak ayrılmasını sağlayan deneysel bir metodoloji sunuyoruz. Bir elektrikli deflektör kullanılarak ışın, kütle-yük oranına dayanarak yüklü molekülleri mekansal olarak dağıtır bir bükücüye veya bir elektrik sektörü kütle spektrometresine benzer şekilde kütle-dipol moment oranı ile ayrılır. Bu saptırıcı, homojen olmayan bir elektrik alanındaki Stark etkisinden yararlanır ve kutup nötr moleküllerinin ve kümelerinin bireysel türlerinin ayrılmasına izin verir. Ayrıca, düşük enerjili dönme kuantum durumları genellikle en büyük sapmayı yaşadığından, moleküler ışının en soğuk kısmının seçilmesine izin verir. Bir türün farklı yapısal izomerleri (konformatörler), fonksiyonel grupların farklı düzenlenmesi nedeniyle ayrılabilir ve bu da farklı dipol anlarına yol açar. Bunlar elektrostatik saptırıcı tarafından moleküler ışından uygun şekilde saf bir numunenin üretimi için yararlanılmıştır. Benzer şekilde, belirli bir kümenin kütle ve dipol momenti ana molekülün etrafındaki çözünme derecesine bağlı olduğu için belirli küme stoichiometries seçilebilir. Bu, belirli küme boyutları ve yapıları üzerinde deneylere izin verir ve nötr moleküllerin sistematik olarak çözülmesini sağlar.

Elektrostatik sapma tekniği, yapısal izomerler16 ve nötr kümeler21'inayrılmasına ve rotasyonel kuantum durumu seçilen moleküler örneklerin üretimine başarıyla uygulanmıştır31. Bunu, 3-florofenol ve seçilen indole(H2O)n kümelerinin cis ve trans konformatörlerinin ayrılması için temsili sonuçlarla gösteriyoruz.
3-Florofenol konformatörleri moleküler bir ışında 50 bar helyumun süpersonik genişle...

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

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

Moleküler ışında bulunan farklı konformatörlerin veya kümelerin mekansal olarak ayrılmasını sağlayan bir teknik sunuyoruz. Elektrostatik bir saptırıcı, türleri kütle-dipol moment oranlarına göre ayırmak için kullanılır ve bu da tek bir konformatör veya küme stoichiometry'nin gaz fazlı topluluklarının üretimine yol açtı.

Moleküler Konformatörlerin ve Kümelerin Mekansal Ayrımı

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

Ayarlanabilir Vakum Ultraviyole (VUV) Sinkrotron Radyasyon Molecular Beam Kütle Spektrometresi

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

Eşzamanlı Sayısal İletkenlik ve AFM kullanarak Organik Fotovoltaik Malzemeler Mekanik Özellikleri Ölçümleri

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

Keyfi Yüzeyler üzerinde Dikey dizilmiş Küçük-moleküler Organik Nanoteller bir ultra yüksek Yoğunluk Dizi

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

Ölçme ve Atomik Hidrojen ve iki atomlu moleküler AIO, C Analizi<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, ve TiO Spectra takiben lazer kaynaklı Optik Dağılımı

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

Tarafından Işığa Proteinler Proton Transferi ve Protein Konformasyon Dynamics Zamanda çözülmüş kızılötesi spektroskopi Fourier-dönüşümü Step-tarama

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

C problama<sub&gt; 84</sub&gt; Taramalı Uç Mikroskobu ve Molecular Dynamics Kullanarak Si Maddesini Gömülü

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

Lüminesans merkezli Nem Sensörler olarak Nanostructured Ag-zeolit ​​kompozitler

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

InAlN bariyer Yüksek elektron-mobilite Transistörler N-polar Plazma destekli Moleküler Işın Epitaksi

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

Moleküler hidrodinamik süreçlerinde yoğun gaz ve sıvı için Analog bir makroskopik yüntem

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

Moleküler ışın plazma destekli Epitaxy tarafından yetiştirilen Zn-kutup BeMgZnO/ZnO Heterostructure üzerinde Schottky diyotlar imalatı

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