Name: novel techniques for observing structural dynamics of photoresponsive liquid crystals
Uploaded: 2018-05-29T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Novel Techniques for Observing Structural Dynamics of Photoresponsive Liquid Crystals at JoVE.com

ونحن نشكر الدكتور س. تاناكا في "معهد طوكيو للتكنولوجيا" لحل الوقت قياسات الذبذبات مطيافية الأشعة تحت الحمراء والحارة م. أ. د. والدكتور ك. ماتسو في جامعة ناغويا للقياسات XRD. نحن أيضا بفضل ياماغوتشي S. الأستاذ في جامعة ناغويا، أ. د. ر. هيرجيس في جامعة كيل وا. د. ر. ج. د ميلر في معهد ماكس بلانك لهيكل وديناميات هذه المسألة لمناقشة قيمة.
يتم دعم هذا العمل بتكنولوجيا العلوم اليابانية (JST)، المعزوفة، لتمويل المشاريع "التكنولوجيا الجزيئية وخلق وظائف جديدة" (منحة عدد من JPMJPR13KD و JPMJPR12K5 و JPMJPR16P6) و '' تحويل الطاقة الضوئية الكيميائية ''. هذا العمل تدعمه أيضا جزئيا JSPS منحة أرقام JP15H02103، JP17K17893، JP15H05482، JP17H05258، JP26107004، و JP17H06375.

1.Time--حل الذبذبات مطيافية الأشعة تحت الحمراء
<ol><li>
إعداد نموذج
	<ol>
<li>الحل: يذوب جزيئات سيكلوكتاتيترايني الموسعة π (π-عند استخدام سرير) في الميثان مع التركيز السليم (1 ملمول/لتر).</li>
		<li>المرحلة LC: إذابة مسحوق π-عند استخدام سرير على الركازة فلوريد الكالسيوم (CaF2) استخدام لوحة السا?...

خطوة حاسمة من العملية خلال القياسات حيود الإلكترون حل الوقت هو الحفاظ على الجهد العالي (75 كيلو إلكترون فولط) دون التقلبات الحالية منذ المسافة بين إلكترونية والانود لوحة ~ 10 ملم فقط. إذا الحالية يتقلب أعلاه نطاق 0.1 µA قبل أو أثناء التجارب، بزيادة الجهد تسارع يصل إلى 90 كيلو إلكترون فولط تصريف ?...

البلورات السائلة (LCs) مجموعة متنوعة من الوظائف، وتستخدم على نطاق واسع في التطبيقات العلمية والتكنولوجية1،2،،من34،،من56. يمكن أن يعزى سلوك LCs إلى على أورينتاشونال الأمر كذلك فيما يتعلق بتنقل تلك الجزيئات عالية. تركيب جزيئي المواد LC عادة تتميز بنواة ميسوجين وسلاسل الكربون طويلة مرنة تضمن قدرة عالية على الحركة من جزيئات LC. تحت المؤثرات الخارجية7،،من89،10،11،،من1213،14،15 ، مثل الضوء أو المجالات الكهربائية، والتغيرات في درجة الحرارة أو الضغط الميكانيكي، صغيرة داخل والالتماسات الجزيئات LC جزيئات قضية جذرية الهيكلي إعادة ترتيب في النظام، مما يؤدي إلى السلوك الوظيفي الخاص به. فهم المهام لمواد قانون العمل، من المهم تحديد هيكل الجدول الجزيئية في مرحلة LC وتحديد الاقتراحات الرئيسية والتشكلات الجزيئية والتشوهات التعبئة.
ويستخدم حيود الأشعة السينية (XRD) عادة كأداة قوية لتحديد هياكل LC المواد16،،من1718. ومع ذلك، غالباً ما أخفى نمط الحيود الناشئة من مجموعة أساسية تستجيب لمحفزات وظيفية بنمط هالة واسعة من سلاسل طويلة من الكربون. حل فعال لهذه المشكلة يتم توفيرها من قبل تحليل حيود حل الوقت الذي تمكن الملاحظات المباشرة لديناميات الجزيئية باستخدام فوتوكسسيتيشن. هذا الأسلوب تستخرج المعلومات الهيكلية حول moiety العطرية فوتوريسبونسيفي استخدام الاختلافات بين أنماط الحيود الحصول عليها قبل وبعد فوتوكسسيتيشن. هذه الاختلافات توفر وسيلة لإزالة الضوضاء الخلفية ولمراقبة التغييرات الهيكلية التي تهم مباشرة. وتكشف تحليلات أنماط الحيود التفاضلية إشارات التضمين من مجموعة فوتواكتيفي وحدها، ومن ثم استبعاد حيود ضارة من سلاسل الكربون غير فوتوريسبونسيفي. يرد وصف لهذا الأسلوب من التحليل التفاضلي الحيود في الهدا، وآخرونم.19.
قياسات حيود حل الوقت يمكن أن توفر معلومات هيكلية حول ترتيبات جديدة الذري التي تحدث أثناء مرحلة الانتقال في المواد20،21،،من2223، 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 والكيميائية التفاعلات بين الجزيئات30،،من3132،،من3334. مع هذه التطبيقات في الاعتبار، وقد تم إحراز تقدم ملحوظ في تطوير أولترابرايت ومتناهية نابض الأشعة السينية35،36 والالكترون37،،من3839 , مصادر 40 . ومع ذلك، حيود حل الوقت فقط تم تطبيق إلى جزيئات بسيطة ومعزولة أو إلى بلورات أحادية أو بولي، في التي أمرت بشدة شعرية غير العضوية أو الجزيئات العضوية إنتاج أنماط الحيود جيدا حلها توفير الهيكلية المعلومات. وفي المقابل، التحليل الهيكلي فائق السرعة من مواد لينة أكثر تعقيداً قد أعيقت بسبب مراحلها مرتبة أقل. في هذه الدراسة، ونحن تثبت استخدام حيود الإلكترون حل الوقت فضلا عن مطيافية الامتصاص عابرة والتحليل الطيفي الذبذبات حل وقت الأشعة تحت الحمراء (IR) لوصف ديناميات الهيكلية فوتواكتيفي LC المواد باستخدام هذا استخراج حيود منهجية19.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:572px;" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Chirped pulse amplifier</td>
			<td style="width:71px;">Spectra Physics Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Spitfire ACE</td>
			<td style="width:167px;">For time-resolved IR vibration spectroscopy</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Chirped pulse amplifier&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Spectra Physics Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Spitfire XP</td>
			<td style="width:167px;">For time-resolved electron diffractometry</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Femtosecond laser</td>
			<td style="width:71px;">Spectra Physics Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Tsunami</td>
			<td style="width:167px;">For time-resolved IR vibration spectroscopy</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Femtosecond laser</td>
			<td style="width:71px;">Spectra Physics Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Tsunami</td>
			<td style="width:167px;">For time-resolved electron diffractometry</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Optical parametric amplifier</td>
			<td style="width:71px;">Light Conversion Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">TOPAS prime</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:216px;">64-channel mercury cadmium tellurium IR detector array</td>
			<td style="width:71px;">Infrared Systems Development Corporation</td>
			<td style="width:119px;">FPAS-6416-D</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">FT-IR spectrometer</td>
			<td style="width:71px;">Shimadzu Corporation</td>
			<td style="width:119px;">IR Prestige-21</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">High voltage supply</td>
			<td style="width:71px;">Matsusada precision</td>
			<td style="width:119px;">HER-100N0.1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rotary pump</td>
			<td style="width:71px;">Edwards</td>
			<td style="width:119px;">RV12</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:216px;">Molecular turbo pumps</td>
			<td style="width:71px;">Agilent Technologies Japan, Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">Twis Torr 304FS</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Vacuum gauges</td>
			<td style="width:71px;">Pfeiffer vacuum systems gmbh</td>
			<td style="width:119px;">PKR251</td>
			<td style="width:167px;">For ICF70 flange</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Vacuum monitors</td>
			<td style="width:71px;">Pfeiffer vacuum systems gmbh</td>
			<td style="width:119px;">TPG261</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Fiber coupled CCD camera</td>
			<td style="width:71px;">Andor Technology Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">iKon-L HF</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">BaF2 and CaF2 substrates</td>
			<td style="width:71px;">Pier optics</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Thickness 3 mm</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">AgGaS2 crystal</td>
			<td style="width:71px;">Phototechnica Corporation</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Custom-order</td>
		</tr>
		<tr height="57">
			<td height="57" style="height:57px;width:216px;">BBO crystals</td>
			<td style="width:71px;">Tokyo Instruments, Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">SHG &#952;=29.2 deg 
			THG &#952;=44.3 deg</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">calcite crystals</td>
			<td style="width:71px;">Tokyo Instruments, Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Thickness 1mm</td>
		</tr>
		<tr height="57">
			<td height="57" style="height:57px;width:216px;">Optical mirrors</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">PF10-03-F01 
			PF10-03-M01 
			UM10-45A</td>
			<td style="width:167px;">Al coat mirrors 
			Au coat mirrors 
			Ultrafast mirrors</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Optical mirrors</td>
			<td style="width:71px;">HIKARI,Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Broadband mirrors</td>
		</tr>
		<tr height="57">
			<td height="57" style="height:57px;width:216px;">Dichroic mirrors</td>
			<td style="width:71px;">HIKARI,Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Custom-order 
			Reflection: 266 nm 
			Transmission: 400, 800 nm</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Optical chopper</td>
			<td style="width:71px;">Newport Corporation</td>
			<td style="width:119px;">3501 optical chopper</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Optical shutters</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">SH05/M 
			SC10</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Optical shutters</td>
			<td style="width:71px;">SURUGA SEIKI CO.,LTD.</td>
			<td style="width:119px;">F116-1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Beam splitters</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">BSS11R</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Fused-silica lenses</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">LA4663 
			LA4184</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">BaF2 lens</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">LA0606-E</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="95">
			<td height="95" style="height:95px;width:216px;">Polarized mirrors</td>
			<td style="width:71px;">Sigmakoki Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Custom-order 
			Designed for 800 nm 
			Reflection: s-polarized light 
			Transmission : p-polarized light</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Half waveplate</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">WPH05M-808</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Mirror mounts</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">POLARIS-K1 
			KM100</td>
			<td style="width:167px;">Kinematic mirror mounts</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Mirror mounts</td>
			<td style="width:71px;">Sigmakoki Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;">MHAN-30M 
			MHAN-30S</td>
			<td style="width:167px;">Gimbal mirror mounts</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Mirror mounts</td>
			<td style="width:71px;">Newport Corporation</td>
			<td style="width:119px;">ACG-3K-NL</td>
			<td style="width:167px;">Gimbal mirror mounts</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Variable ND filters</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">NDC-25C-2M</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Beam splitter mounts</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">KM100S</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Lens mounts</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">LMR1/M</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Rotational mounts</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">RSP1/M</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Retroreflector</td>
			<td style="width:71px;">Edmund Optics</td>
			<td style="width:119px;">63.5MM X 30&#34; EN-AL&#160;</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">spectrometers</td>
			<td style="width:71px;">ocean photonics</td>
			<td style="width:119px;">USB-4000</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Power meter</td>
			<td style="width:71px;">Ophir</td>
			<td style="width:119px;">30A-SH</td>
			<td style="width:167px;">Used for intensity monitor of CPA</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Power meter</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">S120VC 
			PM100USB</td>
			<td style="width:167px;">Used for intensity measurements of pump pulse</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Photodiodes</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">DET36A/M 
			DET25K/M</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">DC power supply</td>
			<td style="width:71px;">TEXIO</td>
			<td style="width:119px;">PW18-1.8AQ</td>
			<td style="width:167px;">Used for magnetic lens</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Magnetic lens</td>
			<td style="width:71px;">Nissei ETC Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Custom-order</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Stages</td>
			<td style="width:71px;">Newport Corporation</td>
			<td style="width:119px;">M-MVN80V6 
			LTAHLPPV6</td>
			<td style="width:167px;">Used for magnetic lens</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Stage controller</td>
			<td style="width:71px;">Newport Corporation</td>
			<td style="width:119px;">SMC100</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Stages&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigmakoki Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;">SGSP20-35(X) 
			SGSP20-85(X)</td>
			<td style="width:167px;">Used for sample position</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Stages&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigmakoki Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;">SGSP26-200(X) 
			OSMS26-300(X)</td>
			<td style="width:167px;">Used for delay time generator</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Stage controller</td>
			<td style="width:71px;">Sigmakoki Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;">SHOT-304GS</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Picoammeter</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Laboratory built</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">spin coater</td>
			<td style="width:71px;">MIKASA Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;">1H-D7</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">hot plate</td>
			<td style="width:71px;">IKA&#174;&#160;</td>
			<td style="width:119px;">C-MAG HP7</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SiN wafer</td>
			<td style="width:71px;">Silson Ltd</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Custom-order</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">KOH aqueous solution (50%)</td>
			<td style="width:71px;">Hiroshima Wako Co.,Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">168-20455</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Chloroform</td>
			<td style="width:71px;">Hiroshima Wako Co.,Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">038-18495</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Dichloromethane</td>
			<td style="width:71px;">Hiroshima Wako Co.,Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">132-02456</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Personal computers for the controlling programs</td>
			<td style="width:71px;">Epson Corporate</td>
			<td style="width:119px;">Endeavor MR7300E-L</td>
			<td style="width:167px;">32-bit operation system</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:216px;">Program for the control the equipment</td>
			<td style="width:71px;">National Instruments Corporation</td>
			<td style="width:119px;">Labview2016</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Program for the data analysis</td>
			<td style="width:71px;">The MathWorks, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Matlab2015b</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

novel techniques for observing structural dynamics of photoresponsive liquid crystals

نحن نناقش في هذه المقالة القياسات التجريبية للجزيئات في المرحلة الكريستال السائل (LC) استخدام طيف الذبذبات حل وقت الأشعة تحت الحمراء (IR) وحيود الإلكترون حل الوقت. المرحلة الكريستالية السائلة هي دولة هامة لهذه المسألة التي توجد بين المراحل الصلبة والسائلة، ومن الشائع في النظم الطبيعية، وكذلك كما هو الحال في الإلكترونيات العضوية. أورينتاتيونالي أمرت البلورات السائلة ولكن وجبات فضفاضة، وذلك، يمكن تعديل والتشكلات الداخلية والتحالفات المكونات الجزيئية ل LCs بالمنبهات الخارجية. على الرغم من أن المتقدم حل الوقت كشفت تقنيات حيود picosecond-مقياس ديناميات الجزيئية لبلورات مفردة وبوليكريستالس، والملاحظات المباشرة لهياكل التعبئة وديناميات فائق السرعة من مواد لينة قد أعاقها ضبابية أنماط الحيود. هنا، نحن تقرير حل الوقت مطيافية الأشعة تحت الحمراء الذبذبات وديفراكتوميتري إلكترون للحصول على لقطات فائق السرعة لمادة LC عمودية تحمل مجموعة كور فوتواكتيفي. تحاليل الكشف عن الفرق من المزيج من الوقت--حل مطيافية الأشعة تحت الحمراء الذبذبات وحيود الإلكترونات أدوات قوية لوصف هياكل وديناميات فوتويندوسيد من مواد لينة.

لقد اخترنا هيكل عظمى43،π على شكل السرج--عند استخدام سرير44 كوحدة أساسية فوتواكتيفي جزيء LC، لأنها تشكل بنية تراص عمودية محددة تحديداً جيدا، ونظرا لأن الحلبة عند استخدام سرير ثمانية وايبوكسي المركزية من المتوقع أن تظهر تغيير فوتويندوسيد كون?...

Watch this Scientific Journal Video about Novel Techniques for Observing Structural Dynamics of Photoresponsive Liquid Crystals at JoVE.com

Novel Techniques for Observing Structural Dynamics of Photoresponsive Liquid Crystals

وهنا، نقدم البروتوكولات التحليلات التفاضلية-الكشف لحل وقت الأشعة تحت الحمراء الذبذبات التحليل الطيفي والالكترون الحيود التي تمكن ملاحظات تشوهات الهياكل المحلية حول الجزيئات فوتوكسسيتيد في عمودي الكريستال السائل، إعطاء وجهة نظر الذري على العلاقة بين البنية وديناميات هذه المواد فوتواكتيفي.

تقنيات الرواية لمراقبة ديناميات الهيكلية من بلورات سائلة فوتوريسبونسيفي

We discuss in this article the experimental measurements of the molecules in liquid crystal (LC) phase using the time-resolved infrared (IR) vibrational ...

This method can help address a common problem in the liquid crystal research. Which is that peak molecular motion during the photoresponse cannot be determined by conventional methods. The main advantage of these techniques is that the structure and the ultrafast dynamics of photoexcited liquid crystal are obtained both from differential IR spectrum and differential electron diffraction patterns.I will be demonstrating the time-resolved IR vibration spectroscopy. To prepare a solution phase sample for time-resolved IR vibrational spectroscopy, dissolve 0.025 millimoles of pi-COT in 25 milliliters of dichloromethane, to obtain a 1 millimole per liter solution. To prepare a liquid crystal phase sample, cover a 3 millimeter thick calcium fluoride substrate in pi-COT powder.Place the substrate on a hot plate, and melt the powder at 100 degrees Celsius. Turn off the hot plate, and allow the sample to cool to room temperature. After preparing the sample, turn on the titanium-sapphire laser and the chirped pulse amplifier and allow them to thermally stabilize.Set the pulse duration to 120 femtoseconds, the repetition rate to 500 Hertz, and the incident fluence to 1 millijoule per square centimeter. Check the power and stability of the UV pump, and mid-IR probe pulses, and realign the optical paths as needed. Cool the mercury-cadmium-tellurium IR detector with liquid nitrogen.Position the spectrometer in line with the optical path and calibrate the spectrometer. Then, mount a 1 millimeter thick silicone wafer on the sample holder as a test sample. Set the pump-probe delay to a positive value.Optimize the pump-probe overlap by adjusting the mirror directing the pump beam to the sample, to obtain the maximal transient signal intensity. Set up a scan, starting at minus 100 picoseconds and ending at 1000 picosends, with a step time of 5 picoseconds. Scan the test sample, and identify the temporal position where the transient signal starts to emerge or time zero.Then, if using a solution phase sample, mount a flow cell with barium fluoride windows in the instrument and begin pumping the sample through the flow cell. If using a liquid crystal phase sample, mount the sample on a motorized stage to allow continuous movement of the laser spot position on the sample, to minimize laser induced damage. Confirm the time zero temporal position with the sample, and set the start, end and step times.Select a directory for the data file, and run the data acquisition process. First, etch and clean a silicone nitride coated wafer, to obtain a substrate with silicone nitride windows. Place the substrate on a spin coater chuck with the silicone nitride windows facing up.Spin coat the substrate with a 10 milligram per milliliter solution of pi-COT in chloroform. Place the spin coated substrate on a hot plate, and heat the hot plate to 100 degrees Celsius to melt the pi-COT. Turn off the hot plate when it reaches 100 degrees Celsius and let the sample cool in place, to obtain a pi-COT liquid crystal film.To begin the measurement, mount the sample on the instrument sample holder. Place the sample holder in the vacuum chamber and close the chamber. Use a rotary pump to evacuate the chamber to less than 1000 pascals or 10 millibars.Then, use a turbomolecular pump to evacuate the electron gun chamber to about 10 to the minus 6 pascals. Next, turn on the titanium-sapphire laser, and the chirped pulse amplifier, and allow them to thermally stabilize for one hour. Set the repetition rate to 500 hertz.Turn on the CCD camera chiller, and cool the device to 10 degrees Celsius. Then, turn on the electrical power supply, and set the voltage to 75 kilovolts. Open the special overlap software, and set the exposure time to 50 milliseconds.To find the probe electron beam position, first set the start type to z-overlap, and click start. When that process finishes, select y-overlap and click start again. Then, set the electron beam to the sample holder pinhole position, and align the pump laser with the reflected pump light by the pinhole.Next, switch to the time-resolved electron diffraction program. Set the start type to time-resolved and the pump influence to 2 millijoules per square centimeter. Click start to measure the time zero position based on an inorganic standard material fixed on the sample holder.Then, insert the Faraday cup into the electron beam path and measure the fluence with the picoammeter. Rotate the neutral density filter to adjust the electron beam fluence to 3 picoamperes. Adjust the pump pulse fluence to 1.67 milliwatts by rotating the wave plate on the pump beam line.Then, in the time-resolved electron diffraction software, move to the sample position. Set the CCD camera exposure time to 1 second. Set the start type to single, and click start to obtain a static electron diffraction image.Then, turn on the Peltier element of the CCD camera and cool the device to minus 20 degrees Celsius. Once the CCD camera has cooled, set the number of patterns to collect at each step, and the number of steps for the time-resolved measurements. Set the start type to time-resolved, and click start to collect the time-resolved electron diffraction images.When the experiment has finished, turn off the electron acceleration power supply. Collect the time-resolved image in the same way to obtain a background. The differential IR vibrational spectrum of a pi-COT based liquid crystal thin film had peaks corresponding to the stretching modes of the COT and thiazole rings, and of the biphenyl moyades, which are strongly IR active in the flat T1 form of pi-COT.The time-dependent evolution of the peak intensity had a wave number of 1338 reciprocal centimeters. It's consistent with the saddle to flat confirmational change within 2 picoseconds. Followed by relaxation to the initial saddle form in 10 to 20 picoseconds for single molecules, or 150 picoseconds for stacked molecules.The electron diffraction peaks from the photoresponsive moyades were extracted from the long pattern dominated by long carbon chains, by subtracting the initial diffraction pattern from a pattern obtained 500 picoseconds after UV pulse radiation. The positive and negative peaks indicated the formation and loss, respectively, of structural features by 500 picoseconds after irradiation. Th formation of a new ordered structure began about 200 picoseconds after photoexcitation, consistent with the relaxation to the initial saddle form in stacked molecules.The loss of the pi-pi stacking order on a 300 picoseconds timescale, was attributed to a small number of flat conformers, with 300 to 1000 picoseconds lifetimes, twisting to minimize steric hindrance. We first had the idea for this method when we discussed liquid crystals, which are not usually examined by times of diffraction because they do not provide good electron diffraction patterns. Our methodology allows changes in liquid crystal diffraction patterns to be identified, allowing access to important structure information and ultrafast molecule dynamics.Once mastered, these techniques can be done in a half day if they are performed properly. These techniques can potentially be used to answer further questions about the structure and ultrafast dynamics of more complex biomaterials.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Production of Disulfide-stabilized Transmembrane Peptide Complexes for Structural Studies

إنتاج ثاني كبريتيد استقرت مجمعات الببتيد عبر الغشاء الدراسات الإنشائية

Physical  interactions among the lipid-embedded alpha-helical domains of membrane  proteins play a crucial role in folding and assembly of membrane ...

Steady-state, Pre-steady-state, and Single-turnover Kinetic Measurement for DNA Glycosylase Activity

ثابت للدولة، قبل المطرد للدولة، واحدة دوران قياس الحركية للنشاط الحمض النووي Glycosylase

Human 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1) excises the mutagenic oxidative DNA lesion 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxoG) from DNA. Kinetic characterization ...

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox ...

Isolation and Preparation of Bacterial Cell Walls for Compositional Analysis by Ultra Performance Liquid Chromatography

عزل وإعداد جدران الخلايا البكتيرية للتحليل التركيبي بواسطة الترا الأداء الكروماتوغرافيا السائلة

The bacterial cell wall is critical for the determination of cell shape during growth and division, and maintains the mechanical integrity of cells in the ...

From Constructs to Crystals &#8211; Towards Structure Determination of &#946;-barrel Outer Membrane Proteins

من التركيبات لبلورات - نحو تحديد هيكل β برميل الخارجي بروتينات الغشاء

Membrane proteins serve important functions in cells such as nutrient transport, motility, signaling, survival and virulence, yet constitute only ~1% ...

Post Column Derivatization Using Reaction Flow High Performance Liquid Chromatography Columns

آخر العمود اشتقاق عن طريق رد الفعل أعمدة تدفق عالية الأداء اللوني السائل

A protocol for the use of reaction flow high performance liquid chromatography columns for methods employing post column derivatization (PCD) is ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

التوليف وتقشير من Discotic الزركونيوم الفوسفات للحصول على بلورات الغروية السائل

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding

من جزيئات المواد: هندسة البلورات السائلة الأيونية الجديدة من خلال الربط هالوجين

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

خلايا السائل مجهر إلكتروني لتعقب التجميع الذاتي من جسيمات نانوية

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

An Electrochemical Cholesteric Liquid Crystalline Device for Quick and Low-Voltage Color Modulation

الكهروكيميائية Cholesteric سائلة بلورية جهاز لتعديل لون سريعة والجهد المنخفض

We demonstrate a method for fabricating a prototype reflective display device that contains cholesteric liquid crystal (LC) as an active component. The ...