Name: total internal reflection absorption spectroscopy (tiras) for the detection of solvated electrons at a plasma-liquid interface
Uploaded: 2018-01-24T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy TIRAS for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface at JoVE.com

Dit werk werd ondersteund door het Amerikaanse leger onderzoek Bureau onder Award nummers W911NF-14-1-0241 en W911NF-17-1-0119. DMB wordt ondersteund door het VS departement van energie Office of Science, Office of Basic Energy Sciences onder Award nummer DE-FC02-04ER1553.

1. bouw van de experimentele opstelling
Opmerking: Voor het uitvoeren van dit experiment, monteren een systeem dat bestaat uit een plasma reactor waar de reactie vindt plaats, optische componenten voor extinctie metingen en het systeem van de elektronische slot-binnen versterking voor het verwerken van het signaal.
<ol><li>
Construeer de plasma elektrochemische cel.
	<ol>
<li>Vervaardiging van een cel van de reactor die bestaat uit een transparant glas vaartuig, 50,8 mm (2 i...

<ol>
	<li>Smoluch, M., Mielczarek, P., Silberring, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma-based+ambient+ionization+mass+spectrometry+in+bioanalytical+sciences.">Plasma-based ambient ionization mass spectrometry in bioanalytical sciences.</a> Mass Spectrom. Rev. 35 (1), 22-34 (2015).</li><li>Jamroz, P., Greda, K., Pohl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+direct-current,+atmospheric-pressure,+glow+discharges+generated+in+contact+with+flowing+electrolyte+solutions+for+elemental+analysis+by+optical+emission+spectrometry.">Development of direct-current, atmospheric-pressure, glow discharges generated in contact with flowing electrolyte solutions for elemental analysis by optical emission spectrometry.</a> Trends Anal. Chem. 41, 105-121 (2012).</li><li>Foster, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma-based+water+purification:+Challenges+and+prospects+for+the+future.">Plasma-based water purification: Challenges and prospects for the future.</a> Phys. Plasmas. 24, (2017).</li><li>Kong, M. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+medicine:+an+introductory+review.">Plasma medicine: an introductory review.</a> New J. Phys. 11, (2009).</li><li>Chen, Q., Li, J., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+plasma-liquid+interactions+for+nanomaterial+synthesis.">A review of plasma-liquid interactions for nanomaterial synthesis.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 48, (2015).</li><li>Mariotti, D., Patel, J., Svrcek, V., Maguire, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma-liquid+interactions+at+atmospheric+pressure+for+nanomaterials+synthesis+and+surface+engineering.">Plasma-liquid interactions at atmospheric pressure for nanomaterials synthesis and surface engineering.</a> Plasma Processes Polym. 9 (11-12), 1074-1085 (2012).</li><li>Bruggeman, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma-liquid+interactions:+a+review+and+roadmap.">Plasma-liquid interactions: a review and roadmap.</a> Plasma Sources Sci. Technol. 25 (5), (2016).</li><li>Rumbach, P., Go, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perspectives+on+plasmas+in+contact+with+liquids+for+chemical+processing+and+materials+synthesis.">Perspectives on plasmas in contact with liquids for chemical processing and materials synthesis.</a> Top. Catal. , (2017).</li><li>Mozumder, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of Radiation Chemistry. , (1999).</li><li>Kai, T., Yokoya, A., Ukai, M., Fujii, K., Higuchi, M., Watanabe, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+low-energy+electrons+in+liquid+water+with+consideration+of+coulomb+interaction+with+positively+charged+water+molecules+induced+by+electron+collision.">Dynamics of low-energy electrons in liquid water with consideration of coulomb interaction with positively charged water molecules induced by electron collision.</a> Radiat. Phys. Chem. 102, 16-22 (2014).</li><li>Kai, T., Yokoya, A., Ukai, M., Fujii, K., Watanabe, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+equilibrium+and+prehydration+processes+of+electrons+injected+into+liquid+water+calculated+by+dynamic+Monte+Carlo+method.">Thermal equilibrium and prehydration processes of electrons injected into liquid water calculated by dynamic Monte Carlo method.</a> Radiat. Phys. Chem. 115, 1-5 (2015).</li><li>Hart, E. J., Anbar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The hydrated electron. , (1970).</li><li>Hart, E. J., Boag, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absorption+spectrum+of+the+hydrated+electron+in+water+and+in+aqueous+solutions.">Absorption spectrum of the hydrated electron in water and in aqueous solutions.</a> J. Am. Chem. Soc. 84 (21), 4090-4095 (1962).</li><li>Boag, J. W., Hart, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absorption+spectra+in+irradiated+water+and+some+solutions.">Absorption spectra in irradiated water and some solutions.</a> Nature. 197 (4862), 45-47 (1963).</li><li>Matheson, M. S., Mulac, W. A., Rabani, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+the+hydrated+electron+in+the+flash+photolysis+of+aqueous+solutions.">Formation of the hydrated electron in the flash photolysis of aqueous solutions.</a> J. Phys. Chem. 67 (12), 2613-2617 (1963).</li><li>Rumbach, P., Bartels, D. M., Sankaran, R. M., Go, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+solvation+of+electrons+by+an+atmospheric-pressure+plasma.">The solvation of electrons by an atmospheric-pressure plasma.</a> Nat. Commun. 6 (7248), (2015).</li><li>Anbar, M., Hart, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+solvent+and+of+solutes+on+the+absorption+spectrum+of+solvated+electrons.">The effect of solvent and of solutes on the absorption spectrum of solvated electrons.</a> J. Phys. Chem. 69 (4), 1244-1247 (1965).</li><li>Buxton, G. V., Greenstock, C. L., Helman, W. P., Ross, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+review+of+rate+constants+for+reactions+of+hydrated+electrons,+hydrogen+atoms+and+hydroxyl+radicals+(&#183;OH/&#183;O-)+in+aqueous+solution.">Critical review of rate constants for reactions of hydrated electrons, hydrogen atoms and hydroxyl radicals (&#183;OH/&#183;O-) in aqueous solution.</a> J. Phys. Chem. Ref. Data. 17 (2), 513-886 (1988).</li><li>Rumbach, P., Xu, R., Go, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+production+of+oxalate+and+formate+from+CO2+by+solvated+electrons+produced+using+an+atmospheric-pressure+plasma.">Electrochemical production of oxalate and formate from CO2 by solvated electrons produced using an atmospheric-pressure plasma.</a> J. Electrochem. Soc. 163 (10), 1157-1161 (2016).</li><li>Rumbach, P., Bartels, D. M., Sankaran, R. M., Go, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+air+on+solvated+electron+chemistry+at+a+plasma/liquid+interface.">The effect of air on solvated electron chemistry at a plasma/liquid interface.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 48 (42), (2015).</li><li>Rumbach, P., Witzke, M., Sankaran, R. M., Go, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decoupling+interfacial+reactions+between+plasmas+and+liquids:+Charge+transfer+vs+plasma+neutral+reactions.">Decoupling interfacial reactions between plasmas and liquids: Charge transfer vs plasma neutral reactions.</a> J. Am. Chem. Soc. 135, 16264-16267 (2013).</li><li>Richmonds, C., Sankaran, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma-liquid+electrochemistry:+Rapid+synthesis+of+colloidal+metal+nanoparticles+by+microplasma+reduction+of+aqueous+cations.">Plasma-liquid electrochemistry: Rapid synthesis of colloidal metal nanoparticles by microplasma reduction of aqueous cations.</a> Appl. Phys. Lett. 93, (2008).</li></ol>

Uit de resultaten blijkt dat de meting van de absorptie van licht op het raakvlak van plasma-vloeistof is een effectieve methode om te detecteren en meten van de concentratie van plasma-solvated elektronen in een waterige oplossing. De daaropvolgende meting bij verschillende golflengtes resultaten in de meting van het absorptiespectrum. Hoewel dit experiment werd gedaan in een waterige oplossing van NaClO4 , laten de methode gelden voor een groot aantal andere vloeistoffen, mits elektronen solvate in de vloeis...

Plasma-liquid interacties vertegenwoordig een gebied van groeiende interesse in het plasma science and engineering Gemeenschap. De complexe interface tussen plasma's en vloeistoffen, waarin een aantal zeer reactieve vrije radicalen, heeft toepassingen gevonden in veel gebieden, met inbegrip van de analytische chemie, plasma geneeskunde, water en behandeling van afvalwater en nanomateriaal synthese 1,2,3,4,5,6. Hoewel er verschillende configuraties die kunnen worden gebruikt om een plasma in contact met een vloeibare7, misschien wel de eenvoudigste is de plasma analoge van een elektrolytische cel, waarbij een van de standaard metalen elektroden wordt vervangen door een plasma of gas ontlading 8. de plasma elektrochemische cel bestaat uit een reactor schip, een verzonken metaalelektrode en een plasma-kwijting, die als de kathode of anode (of beide functioneren kan). Wanneer de plasma kwijting wordt gebruikt als een kathode, worden gasfase elektronen gegenereerd in het plasma ingespoten in de oplossing. Na de elektronen Geef de oplossing, hun kinetische energie verdwijnt op de tijdschaal van femtosecondes9,10,11 voornamelijk via inelastische verstrooiing uit de oplosmiddelen moleculen. Zodra de elektronen hebben bereikt een in de buurt van-thermische kinetische energie, ze overlappen en solvate in een holte gevormd door het omringende oplosmiddel moleculen. Afhankelijk van het oplosmiddel en de temperatuur, mag de elektronen van deze "solvated" worden toegelaten stabiel totdat zij met sommige proever soorten in de oplossing of een ander solvated elektron reageren. In waterige oplossing worden solvated elektronen ook genoemd gehydrateerd elektronen12.
Dit proces van oplossen is al lang bekend, en de opsporing van gehydrateerd elektronen gegenereerd door procedures zoals pulse Radiolyse of flash fotolyse is onderzocht sinds de jaren 196013,14,15. Traditionele Radiolyse en fotolyse, worden de solvated elektronen geproduceerd via ionisatie van het oplosmiddel moleculen; echter worden elektronen solvated op het grensvlak van plasma-vloeistof ingespoten van de gasvormige plasma-16. Eerdere experimenten hebben bepaald dat gehydrateerd elektronen absorberen rood licht in de buurt van 700 nm13,14,17, waarmee ze experimenteel worden onderzocht via optische Absorptie spectroscopie. Andere experimenten hebben hun verspreiding-constanten zijn, hun reactiesnelheden met honderden chemische soorten, hun straal van traagheidsstralen en de mobiliteit van hun kosten, onder andere eigenschappen van belang12,18gemeten.
Binnen de literatuur, verschillende methoden om te detecteren solvated elektronen hebben gemeld, die voornamelijk in twee soorten kunnen worden gescheiden: bulk dosimetrie, waar solvated elektron aanwezigheid is afgeleid uit de chemische analyse van bulk van hun reactieproducten, en directe voorbijgaande Absorptie spectroscopie, waar de elektronen absorptie wordt gemeten als de reactie plaatsvindt. De laatstgenoemde categorie, waarop de hier voorgestelde methodologie is gebaseerd, heeft het voordeel van de directe en onmiddellijke bewijs, evenals de mogelijkheid om te controleren van tussentijdse reacties.
De grondgedachte achter de ontwikkeling van de totale interne reflectie Absorptie spectroscopie (TIRAS) methode was het de rol van solvated elektronen op het raakvlak van plasma-vloeistof rechtstreeks te bestuderen. De geometrie van de reflectie werd gekozen, omdat de productie van solvated elektronen met behulp van een plasma kwijting, in tegenstelling tot methoden zoals Radiolyse of fotolyse, op het raakvlak tussen het plasma en de vloeistof plaatsvindt. Wanneer het oppervlak een sonde laser op een ondiepe invalshoek schaafwonden, het is totaal weerspiegeld terug naar de oplossing en die naar een detector, verminderd met het kleine bedrag van licht geabsorbeerd door de elektronen. Met geen licht ontsnappen naar de plasma, de experimentele techniek alleen maatregelen van vrije radicalen in de vloeibare fase, net onder de interface, en is dus een zeer gevoelige Interfaciale meettechniek. Het fenomeen van totale interne reflectie heeft bovendien het voordeel van het elimineren van lawaai van de wisseling van gedeeltelijke reflecties als gevolg van schommelingen op de oppervlakte, die het signaal anders kon domineren.
De TIRAS-protocol in dit artikel beschreven heeft drie hoofdlijnen. De eerste is een plasma elektrochemische cel, die uit een transparant glas bekerglas met twee optische Vensters op hoeken van ongeveer 20 bestaat ° naar beneden en een gecontroleerde headspace van argon gas. De tweede functie is de optische meet-systeem, waarin een diodelaser, een optische kooi en een fotodiode detector. De laser biedt het licht dat wordt geabsorbeerd door de solvated elektronen, en in overeenstemming met een verstelbare iris en een 50 mm lens in een optische kooi is gemonteerd. Deze regeling is gemonteerd op een goniometer, waarmee het moet worden gedraaid om een gewenste invalshoek. De intensiteit van de doorvallend licht wordt vervolgens gemeten door de foto-elektrische cel, die uit een groot gebied fotodiode bedraad in een omgekeerde-bias lekkage-circuit bestaat. Tot slot vanwege hun hoge reactiviteit, solvated elektronen alleen doordringen ~ 10 nm in de oplossing, die resulteert in een uiterst kleine optische absorptie signaal van ~ 10-5 optische dichtheid. Teneinde een voldoende hoge signaal-ruisverhouding, is de derde essentieel onderdeel een systeem van de versterking-lock-in, die bestaat uit een plasma switch circuit en een versterker lock-in. In de schakeling circuit moduleert een solid-state relais circuit de plasma stroom tussen een hoge en een lage waarde met een frequentie van de vervoerder van 20 kHz ingesteld door de functiegenerator van een. Dit, beurtelings, moduleert ook de solvated elektron concentratie aan de interface en hun optische extinctie. De lock-in-versterker dan neemt het signaal van de foto-elektrische cel en filtert alle lawaai buiten de draaggolffrequentie.
De TIRAS-methode heeft een groot potentieel te onthullen van belangrijke chemische processen in plasma-liquid experimenten, met name in plasma elektrochemie. De vermindering en oxidatie trajecten worden voornamelijk gedreven door een verscheidenheid van kortstondige radicalen op de plasma-vloeistof-interface en de opsporing van de soorten is uiterst belangrijk voor het begrijpen van de Interfaciale chemie. De in situ controlemogelijkheden van TIRAS zal helpen stellen een beter inzicht in de belangrijke elektron-gedreven reacties betrokken bij de plasma-vloeistof-interface. TIRAS, bijvoorbeeld, maakt het meten van reactiesnelheden mogelijk in aanwezigheid van elektron aaseters. Eerdere studies hebben gericht op de vermindering van2-(aq), geen3-(aq), en H2O2(aq) aaseters opgelost in de waterige oplossing16, evenals de vermindering van de ontbonden CO2(aq)19. Andere studies hebben gericht op het effect van het dragergas plasma op plasma-solvated elektron chemie20.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:576px;" width="576">
	<colgroup>
		<col span="4" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:144px;">Function Generator</td>
			<td style="width:144px;">Protek</td>
			<td style="width:144px;">B8055</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:144px;">Lock-in Amplifier</td>
			<td style="width:144px;">Stanford Research Systems</td>
			<td style="width:144px;">SR830</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:144px;">High-Voltage Power Supply</td>
			<td style="width:144px;">Stanford Research Systems</td>
			<td style="width:144px;">PS325</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:144px;">Photodetector</td>
			<td style="width:144px;">Self-built</td>
			<td style="width:144px;"></td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:144px;">Flowmeter</td>
			<td style="width:144px;">Key Instruments</td>
			<td style="width:144px;">60310 R5</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:144px;">Flow controller</td>
			<td style="width:144px;">Omega Engineering</td>
			<td style="width:144px;">FMA 5400A/5500A</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:144px;">Camera</td>
			<td style="width:144px;">Dino-lite</td>
			<td style="width:144px;">Dinocapture 2.0</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:144px;">Voltmeter</td>
			<td style="width:144px;">Amprobe</td>
			<td style="width:144px;">AM-510</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:144px;">Optical Cage System</td>
			<td style="width:144px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:144px;"></td>
			<td style="width:144px;">30 mm cage system</td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:144px;">Goniometers</td>
			<td style="width:144px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:144px;">RP01 - &#216;2</td>
			<td style="width:144px;">Manual rotation stage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:144px;">Diode lasers</td>
			<td style="width:144px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:144px;"></td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:144px;">Electrochemical cell</td>
			<td style="width:144px;">Adams &#38; Chittenden Scientific Glass</td>
			<td style="width:144px;">Custom-made product</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:144px;">Stainless steel capillary</td>
			<td style="width:144px;">Restek</td>
			<td style="width:144px;"></td>
			<td style="width:144px;">0.007 in. ID</td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:144px;">SHV Coax Cable</td>
			<td style="width:144px;">SRS</td>
			<td style="width:144px;">Custom-made product</td>
			<td style="width:144px;"></td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:144px;">Sodium Perchlorate</td>
			<td style="width:144px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:144px;"></td>
			<td style="width:144px;">ACS reagent, &#8805;98.0%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:144px;">Argon</td>
			<td style="width:144px;">Airgas</td>
			<td style="width:144px;">AR UHP300</td>
			<td style="width:144px;">Ultra-high purity</td>
		</tr>
		<tr height="73">
			<td height="73" style="height:73px;width:144px;">LabVIEW</td>
			<td style="width:144px;">National Instruments</td>
			<td style="width:144px;"></td>
			<td style="width:144px;">Software used to generate in-house program used to collect data</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

total internal reflection absorption spectroscopy (tiras) for the detection of solvated electrons at a plasma-liquid interface

De totale interne reflectie Absorptie spectroscopie (TIRAS) methode gepresenteerd in dit artikel maakt gebruik van een goedkope diodelaser te detecteren solvated elektronen geproduceerd door een lage-temperatuur plasma in contact met een waterige oplossing. Solvated elektronen zijn krachtige reductoren, en het heeft is gepostuleerd dat zij een belangrijke rol in de Interfaciale chemie tussen een gasvormige plasma of geen kwijting en een geleidende vloeistof spelen. Echter, vanwege de hoge lokale concentraties van reactieve soorten op het grensvlak, ze hebben een korte gemiddelde levensduur (~ 1 µs), waardoor ze zeer moeilijk op te sporen. De TIRAS-techniek maakt gebruik van een unieke totale interne reflectie geometrie gecombineerd met amplitude-gemoduleerd lock-in versterking te onderscheiden solvated elektronen signaal van de absorptie van andere valse lawaaibronnen. Hierdoor kan de detectie in situ van kortstondige tussenproducten in de Interfaciale regio, in tegenstelling tot de meting van de bulk van stabiele producten in de oplossing. Deze aanpak is vooral aantrekkelijk voor het gebied van plasma elektrochemie, waar veel van de belangrijke chemie wordt gedreven door kortstondige vrije radicalen. Deze experimentele methode is gebruikt voor het analyseren van de vermindering van nitriet (geen2-(aq)), nitraat (geen3-(aq)), waterstof peroxide (H2O2(aq)) en opgelost koolstofdioxide (CO2 () AQ)) door plasma-solvated elektronen en effectieve snelheidsconstanten afleiden. Beperkingen van de methode voordoen in het bijzijn van onbedoelde parallelle reacties, zoals luchtverontreiniging in het plasma, en absorptie metingen kunnen ook worden belemmerd door de neerslag van verminderde elektrochemische producten. Over het geheel genomen kan de TIRAS-methode een krachtig hulpmiddel voor het bestuderen van de plasma-vloeistof-interface, maar de effectiviteit ervan hangt af van de specifieke systeem en reactie chemie bestudeerd.

Zoals vermeld in stap 5 van de procedure, meet dit experiment de cosinus en sinus componenten van het signaal van de absorptie, de fasehoek tussen hen, en de omvang van het signaal. Een plot van de omvang van het signaal en de twee componenten wordt weergegeven in Figuur 4.
Soms zal er metingen die niet optimaal of zelfs onbruikbaar wellicht. Dit kan worden veroorzaakt door een afwijking van de lase...

Watch this Scientific Journal Video about Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy TIRAS for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface at JoVE.com

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy TIRAS for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

Dit artikel presenteert een totale interne reflectie Absorptie spectroscopie (TIRAS) methode voor het meten van kortstondige vrije radicalen op het raakvlak van een plasma-vloeistof. In het bijzonder, TIRAS wordt gebruikt ter identificatie van de solvated elektronen op basis van hun optische absorptie van rood licht in de buurt van 700 nm.

Totale interne reflectie Absorptie spectroscopie (TIRAS) voor het opsporen van Solvated elektronen op een Plasma-vloeistof-Interface

The total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method presented in this article uses an inexpensive diode laser to detect solvated ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy (TIRAS) for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

Isolation and Chemical Characterization of Lipid A from Gram-negative Bacteria

Isolatie en chemische karakterisering van Lipid A van Gram-negatieve bacteriën

Lipopolysaccharide (LPS) is the major cell surface molecule of gram-negative bacteria, deposited on the outer leaflet of the outer membrane bilayer. LPS ...

1,3,5-Triphenylbenzene and Corannulene as Electron Receptors for Lithium Solvated Electron Solutions

1,3,5-Triphenylbenzene en Corannulene als Electron receptoren voor Lithium gesolvateerd elektron Solutions

The authors report on conductivity studies carried out on lithium solvated electron solutions (LiSES) prepared using two types of polyaromatic ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

Inzicht in de interacties van aminozuren en peptiden met anorganische materialen met behulp van enkel-molecuul Force Spectroscopie

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

NMR Spectroscopy as a Robust Tool for the Rapid Evaluation of the Lipid Profile of Fish Oil Supplements

NMR-spectroscopie als een robuust hulpmiddel voor de snelle evaluatie van het lipidenprofiel van visolie supplementen

The western diet is poor in n-3 fatty acids, therefore the consumption of fish oil supplements is recommended to increase the intake of these essential ...

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Elektrochemische impedantie spectroscopie als een instrument voor elektrochemische Rate Constant schatting

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...

Detection and Quantification of Plasmodium falciparum in Aqueous Red Blood Cells by Attenuated Total Reflection Infrared Spectroscopy and Multivariate Data Analysis

Detection and Quantification of Plasmodium falciparum in Aqueous Red Blood Cells by Attenuated Total Reflection Infrared Spectroscopy and Multivariate Data Analysis

Detectie en kwantificering van Plasmodium falciparum in waterige rode bloedcellen door verzwakt totale reflectie infraroodspectroscopie en Multivariate Data-analyse

We demonstrate a method of quantification and detection of parasites in aqueous red blood cells (RBCs) by using a simple benchtop Attenuated Total ...

Elemental-sensitive Detection of the Chemistry in Batteries through Soft X-ray Absorption Spectroscopy and Resonant Inelastic X-ray Scattering

Elemental-gevoelige detectie van de chemie in batterijen door zachte X-ray Absorptie spectroscopie en Resonant inelastisch X-ray Scattering

Energy storage has become more and more a limiting factor of today's sustainable energy applications, including electric vehicles and green electric grid ...

Imaging Corrosion at the Metal-Paint Interface Using Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry

Imaging corrosie bij de metaal verf-interface met behulp van tijd-of-Flight secundaire Ionenmassa spectrometrie

Corrosion developed at the paint and aluminum (Al) metal-paint interface of an aluminum alloy is analyzed using time-of-flight secondary ion mass ...

Vibrational Spectra of a N719-Chromophore/Titania Interface from Empirical-Potential Molecular-Dynamics Simulation, Solvated by a Room Temperature Ionic Liquid

Vibrationele Spectra van een N719-Chromophore/Titania Interface van Empirisch-Potential Molecular-Dynamics Simulation, oplosbaar door een ionische vloeistof van kamertemperatuur

The accurate molecular simulation prediction of vibrational spectra, and other structural, energetic and spectral characteristics, of photo-active ...

Biological Samples Preparation for Speciation at Cryogenic Temperature using High-Resolution  X-Ray Absorption Spectroscopy

Biologische monsters voorbereiding voor soortvorming bij cryogene temperatuur met behulp van hoge-resolutie röntgenabsorptiespectroscopie

The study of elements with X-ray absorption spectroscopy (XAS) is of particular interest when studying the role of metals in biological systems. Sample ...