Name: measurement of ultrafast vibrational coherences in polyatomic radical cations with strong-field adiabatic ionization
Uploaded: 2018-08-06T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Ultrafast Vibrational Coherences in Polyatomic Radical Cations with Strong-Field Adiabatic Ionization at JoVE.com

Este trabalho foi financiado pelo Instituto de pesquisa exército dos EUA através do contrato W911NF-18-1-0051.

Nota: Todos os instrumentos adquiridos comercialmente e peças como o laser, bombas de vácuo, câmara, tubo de tempo-de-voo e detector de placa de microchannel foram instaladas e operadas de acordo com as instruções do fabricante ou manual do usuário. Segurança devem ser usados óculos projetados para o funcionamento do laser intensidades e comprimentos de onda do laser.
1. construção de TOF-MS26
<ol><li>Projetar e construir ultra vácuo (UHV) câmara de que te...

<ol>
	<li>Letokhov, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photophysics+and+Photochemistry.">Photophysics and Photochemistry.</a> Physics Today. 30 (5), 23-32 (1977).</li><li>Bloembergen, N., Yablonovitch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+laser+induced+unimolecular+reactions.">Infrared laser induced unimolecular reactions.</a> Physics Today. 31 (5), 23-30 (1978).</li><li>Zewail, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+selective+chemistry-is+it+possible?.">Laser selective chemistry-is it possible?.</a> Physics Today. 33 (11), 25-33 (1980).</li><li>Brif, C., Chakrabarti, R. L., Rabitz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+quantum+phenomena:+past,+present+and+future.">Control of quantum phenomena: past, present and future.</a> New Journal of Physics. 12, 075008 (2010).</li><li>Bloembergen, N., Zewail, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+redistribution+and+the+question+of+mode+selective+laser+chemistry+revisited.">Energy redistribution and the question of mode selective laser chemistry revisited.</a> The Journal of Physical Chemistry. 88 (23), 5459-5465 (1984).</li><li>Rosker, M. J., Dantus, M., Zewail, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Femtosecond+real-time+probing+of+reactions.+I.+The+technique.">Femtosecond real-time probing of reactions. I. The technique.</a> The Journal of Chemical Physics. 89 (10), 6113-6127 (1988).</li><li>Zewail, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Femtochemistry:+Recent+progress+in+studies+of+dynamics+and+control+of+reaction+and+their+transition+states.">Femtochemistry: Recent progress in studies of dynamics and control of reaction and their transition states.</a> The Journal of Physical Chemistry. 100 (31), 12701-12724 (1996).</li><li>Warren, W. S., Rabitz, H., Dahleh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+Control+of+Quantum+Dynamics:+The+Dream+Is+Alive.">Coherent Control of Quantum Dynamics: The Dream Is Alive.</a> Science. 259 (5101), 1581-1589 (2003).</li><li>Kosma, K., Trushin, S. A., Fu&#223;, W., Schmid, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclohexadiene+ring+opening+observed+with+13+fs+resolution:+coherent+oscillations+confirm+the+reaction+path.">Cyclohexadiene ring opening observed with 13 fs resolution: coherent oscillations confirm the reaction path.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 11 (1), 172-181 (2009).</li><li>De, S., Magrakvelidze, M., Bocharova, I. A., Ray, D., Cao, W., Znakovskaya, I., Li, H., Wang, Z., Laurent, G., Thumm, U., Kling, M. F., Litvinyuk, I. V., Ben-Itzhak, I., Cocke, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Following+dynamic+nuclear+wave+packets+in+N2,+O2+and+CO+with+few-cycle+infrared+pulses.">Following dynamic nuclear wave packets in N2, O2 and CO with few-cycle infrared pulses.</a> Physical Review A. 84 (4), 043410 (2011).</li><li>Bryan, W. A., McKenna, J., English, E. M. L., Wood, J., Calvert, C. R., Torres, R., Murphy, D. S., Turcu, I. C. E., Collier, J. L., McCann, J. F., Williams, I. D., Newell, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolated+vibrational+wavepackets+in+D2+:+Defining+superposition+condition+and+wavepacket+distinguishability.">Isolated vibrational wavepackets in D2+: Defining superposition condition and wavepacket distinguishability.</a> Physical Review A. 76 (5), 053402 (2007).</li><li>Calvert, C., Bryan, W., Newell, W., Williams, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+resolved+studies+of+ultrafast+wavepacket+dynamics+in+hydrogen+molecules.">Time resolved studies of ultrafast wavepacket dynamics in hydrogen molecules.</a> Physics Reports. 491 (1), 1-28 (2010).</li><li>Kelkensberg, F., Lefebvre, C., Siu, W., Ghafur, O., Nguyen-Dang, T. T., Atabek, O., Keller, A., Serov, V., Johnsson, P., Swoboda, M., Remetter, T., L&#39;Huillier, A., Zherebtsov, S., Sansone, G., Benedetti, E., Ferrari, F., Nisoli, M., L&#233;pine, F., Kling, M. F., Vrakking, M. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+dissociative+ionization+and+wave-packet+dynamics+studied+using+two-color+XUV+and+IR+pump-probe+spectroscopy.">Molecular dissociative ionization and wave-packet dynamics studied using two-color XUV and IR pump-probe spectroscopy.</a> Physical Review Letters. 103 (12), 123005 (2009).</li><li>Erattupuzha, S., Larimian, S., Baltuska, A., Xie, X., Kitzler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-pulse+control+over+double+ionization+pathways+in+CO2.">Two-pulse control over double ionization pathways in CO2.</a> The Journal of Chemical Physics. 144 (2), 024306 (2016).</li><li>Rudenko, A., Makhija, V., Vajdi, A., Ergler, T., Schurholz, M., Kushawaha, R. K., Ullrich, J., Moshammer, R., Kumarappan, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+field-induced+wave+packet+dynamics+in+carbon+dioxide+molecule.">Strong field-induced wave packet dynamics in carbon dioxide molecule.</a> Faraday Discussions. 194, 463-478 (2016).</li><li>Pearson, J. B., Nichols, S. R., Weinacht, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+fragmentation+driven+by+ultrafast+dynamic+ionic+resonances.">Molecular fragmentation driven by ultrafast dynamic ionic resonances.</a> The Journal of Chemical Physics. 127 (13), 131101 (2007).</li><li>Bohinski, T., Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Romanov, D. A., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strong+field+adiabatic+ionization+prepares+a+launch+state+for+coherent+control.">Strong field adiabatic ionization prepares a launch state for coherent control.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 5 (24), 4305-4309 (2014).</li><li>Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Bohinski, T., Romanov, D. A., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+the+dissociation+dynamics+of+acetophenone+radical+cation+through+excitation+of+ground+and+excited+state+wavepacket.">Controlling the dissociation dynamics of acetophenone radical cation through excitation of ground and excited state wavepacket.</a> The Journal of Physics B: Atomic, Molecular, and Optical Physics. 48 (16), 164002 (2015).</li><li>Ampadu Boateng, D., Gutsev, G. L., Jena, P., Tibbetts, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+coherent+vibrational+dynamics+dynamics+in+dimethyl+methylphosphonate+radical+cation.">Ultrafast coherent vibrational dynamics dynamics in dimethyl methylphosphonate radical cation.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 20 (7), 4636-4640 (2018).</li><li>Ampadu Boateng, D., Gutsev, G. L., Jena, P., Tibbetts, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissociation+dynamics+of+3-+and+4-nitrotoluene+radical+cations:+Coherently+driven+C-NO2+bond+homolysis.">Dissociation dynamics of 3- and 4-nitrotoluene radical cations: Coherently driven C-NO2 bond homolysis.</a> The Journal of Chemical Physics. 148 (13), 134305 (2018).</li><li>Markevitch, A. N., Romanov, D. A., Smith, S. M., Schlegel, H. B., Ivanov, M. Y., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequential+non+adiabatic+excitation+of+large+molecules+and+ions+driven+by+strong+laser+fields.">Sequential non adiabatic excitation of large molecules and ions driven by strong laser fields.</a> Physical Review A. 69 (1), 013401 (2004).</li><li>Lezius, M., Blanchet, M., Rayner, D. M., Villeneuve, D. M., Stolow, A., Ivanov, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonadiabatic+multielectron+dynamics+in+strong+field+molecular+ionization.">Nonadiabatic multielectron dynamics in strong field molecular ionization.</a> Physical Review Letters. 86 (1), 51 (2001).</li><li>Lezius, M., Blanchet, V., Ivanov, M. Y., Stolow, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyatomic+molecules+in+strong+laser+fields:+Nonadiabatic+multielectron+dynamics.">Polyatomic molecules in strong laser fields: Nonadiabatic multielectron dynamics.</a> The Journal of Chemical Physics. 117 (4), 1575 (2002).</li><li>Bohinski, T., Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Romanov, D., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+an+electronic+resonance+in+a+ground-state,+gas-phase+acetophenone+cation+via+strong-field+mass+spectrometry.">Measurement of an electronic resonance in a ground-state, gas-phase acetophenone cation via strong-field mass spectrometry.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 4 (10), 1587-1591 (2013).</li><li>Bohinski, T., Tibbetts, K. M., Tarazkar, M., Romanov, D., Matsika, S., Levis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+ionic+resonances+in+alkyl+phenyl+ketone+cations+via+infrared+strong+field+mass+spectrometry.">Measurement of ionic resonances in alkyl phenyl ketone cations via infrared strong field mass spectrometry.</a> The Journal of Physical Chemistry A. 117 (47), 12374-12381 (2013).</li><li>Wiley, W. C., McLaren, I. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-of-Flight+Mass+Spectrometer+with+Improved+Resolution.">Time-of-Flight Mass Spectrometer with Improved Resolution.</a> Review of Scientific Instruments. 26, 1150-1156 (1955).</li><li>Gutsev, G. L., Ampadu Boateng, D., Jena, P., Tibbetts, K. 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+Theoretical+and+Mass+Spectrometry+Study+of+Dimethyl+Methylphosphonate:+New+Isomers+and+Cation+Decay+Channels+in+a+Femtosecond+Laser+Field.">A Theoretical and Mass Spectrometry Study of Dimethyl Methylphosphonate: New Isomers and Cation Decay Channels in a Femtosecond Laser Field.</a> The Journal of Physical Chemistry A . 121 (44), 8414-8424 (2017).</li><li>Hankin, S. M., Villeneuve, D. M., Corkum, P. B., Rayner, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intense-field+laser+ionization+rates+in+atoms+and+molecules.">Intense-field laser ionization rates in atoms and molecules.</a> Physical Review A. 64 (1), 013405 (2001).</li><li>Amitay, Z., Zajfman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+type+of+multiparticle+three-dimensional+imaging+detector+with+subnanosecond+time+resolution.">A new type of multiparticle three-dimensional imaging detector with subnanosecond time resolution.</a> Review of Scientific Instruments. 68 (3), 1387-1392 (1997).</li><li>Trebino, R., Kane, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+phase+retrieval+to+measure+the+intensity+and+phase+of+ultrashort+pulses:+frequency-resolved+optical+gating.">Using phase retrieval to measure the intensity and phase of ultrashort pulses: frequency-resolved optical gating.</a> Journal of the Optical Society of America A. 10 (5), 1101 (1993).</li><li>DeLong, K. W., Trebino, R., Hunter, J., White, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency-resolved+optical+gating+with+the+use+of+second+harmonic+generation.">Frequency-resolved optical gating with the use of second harmonic generation.</a> Journal of the Optical Society of America B. 11 (11), 2206 (1994).</li><li>Trebino, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Frequency Resolved Optical Gating. , (2000).</li><li>Ruff, J. A., Siegman, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-pulse+laser+beam+quality+measurements+using+a+CCD+camera+system.">Single-pulse laser beam quality measurements using a CCD camera system.</a> Optics Letters. 31 (24), 4907-4909 (1992).</li><li>Trushin, S. A., Kosma, K., Fu&#223;, W., Schmid, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-10-fs+supercontinuum+radiation+generated+by+filamentation+of+few-cycle+800+nm+pulses+in+argon.">Sub-10-fs supercontinuum radiation generated by filamentation of few-cycle 800 nm pulses in argon.</a> Optics Letters. 32 (16), 2432-2434 (2007).</li><li>Fu&#223;, W., Schmid, W. E., Pushpa, K. K., Trushin, S. A., Yatsuhashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+relaxation+and+coherent+oscillations+in+aminobenzonitriles+in+the+gas+phase+probed+by+intense-field+ionization.">Ultrafast relaxation and coherent oscillations in aminobenzonitriles in the gas phase probed by intense-field ionization.</a> Physical Chemistry Chemical Physics . 9 (10), 1151-1169 (2007).</li></ol>

Este protocolo permite-nos resolver ultra rápida dinâmica vibracional em polyatomic radicais cátions através de preparação seletiva dos íons no estado eletrônico de chão. Enquanto o procedimento padrão campo forte ionização usando 800 nm pode preparar vibracionais coerências em cações radical de estado eletrônico-chão de primeira-linha diatómicos10,11,12,13 e CO 2 <...

Desde a invenção do laser em 1960, o objetivo de quebrar seletivamente ligações químicas em moléculas tem sido um sonho de longa data de químicos e físicos. A capacidade de sintonizar os dois laser de frequência e intensidade foi acreditada para permitir direta clivagem de uma ligação de destino por meio de absorbância de energia seletiva nos frequência vibracional associada1,2,3,4 . No entanto, primeiras experiências descobriu que intramolecular redistribuição vibracional da energia absorvida por toda a molécula muitas vezes resultou no decote não-seletivo do vínculo mais fraco4,5. Não foi até o desenvolvimento de femtossegundo pulsado lasers e a bomba-sonda técnica6 no final dos anos 1980 que dirigem a manipulação de Estados vibracionais coerentes, ou "pacotes de onda", habilitado controle bem sucedido sobre clivagem de ligação e outros objectivos de7,6,8. Medições de bomba-sonda, no qual o pulso de "bomba" prepara um estado excitado ou íon que posteriormente é animado por um pulso de atraso "sonda", continuam a ser uma das técnicas mais amplamente utilizadas para estudar processos ultra rápidos em moléculas9, 10,11,12,13,14,15,16,17,18, 19,20.
Uma limitação significativa para estudar a dissociação ultra rápida dinâmica de polyatomic cátions radicais usando a excitação de bomba-sonda acoplada a espectrometria de massa detecção surge da fragmentação não seletivo da molécula alvo pela bomba ionizante pulso no comprimento de onda de Ti:Sapphire de 800 nm21,22,23. Essa fragmentação excessiva resulta da ionização do multiphoton nonadiabatic e podem ser atenuada por mudando o comprimento de onda de excitação para o infravermelho próximo (ex., 1200-1500 nm)22,23,24, 25. Nestes comprimentos de onda mais longos, a contribuição dos aumentos de encapsulamento adiabática elétron em relação à excitação do multiphoton no processo de ionização22,23. Tunelamento adiabática transmite pouca energia em excesso para a molécula e formas predominantemente "frio" estado fundamental íons molecular19,22,23. Nosso trabalho anterior demonstrou que o uso de excitação de infravermelho próximo melhora significativamente a preparação coerentes excitações vibracionais, ou "pacotes de onda", em polyatomic cações radicais em comparação a 800 nm excitação19, 20. Este trabalho irá ilustrar a diferença entre ionização forte-campo dominada por contribuições do multiphoton e encapsulamento com medições de bomba-sonda sobre o guerra química agente simulador dimetil metilfosfonato (DMMP) usando a 1500 nm e 800 nm comprimentos de onda da bomba.
Em nossos experimentos de bomba-sonda, um par de pulsos de laser ultracurtos é temporizada, recombinadas e focalizadas em um espectrômetro de massa de tempo-de-voo, conforme mostrado em nossa configuração na Figura 1. Estas experiências exigem um Ti:Sapphire regenerativo amplificador produzindo > 2 mJ, 800 nm, 30 fs de impulsos. A saída do amplificador é dividida em um divisor de feixe de 90:10 (% r %T), onde a maioria da energia é usada para bombear um amplificador paramétrico óptico (OPA) para geração de 1200-1600 nm, 100-300 µ j, pulsos de 20-30 fs. O diâmetro do feixe de bomba do IR é expandido para 22 mm e o diâmetro do feixe sonda 800 nm para baixo-colimado de 5,5 mm e endocarpo usando uma íris. Estes collimations resultam no feixe de bomba com foco para uma significativamente menor feixe cintura (9 µm) do que o raio da sonda (30 µm), garantindo assim que todos os íons formados durante o pulso de bomba ionizantes são excitados pelo pulso de atraso sonda. Essa configuração é usada porque o objetivo das nossas experiências é sondar a dinâmica do íon molecular pai, que pode ser formado ainda em intensidades baixas perto das bordas do feixe focalizado. Podemos constatar que se a dinâmica de mais altamente animado espécie iônica de interesse, então o diâmetro do feixe de sonda deve ser feito menor do que a bomba.
Os pulsos de bomba e sonda propagam collinearly e concentram-se para a região de extração de um espectrômetro de massa de tempo-de-voo (TOF-MS) Wiley-McLaren26 (Figura 2). Amostras moleculares, colocadas em um frasco são anexadas para a entrada e abriu para o vácuo. Esta configuração requer que a molécula sob investigação tenha uma pressão de vapor diferente de zero; para moléculas com baixa pressão de vapor, o frasco pode ser aquecido. O fluxo da amostra gasosa na câmara é controlado por duas válvulas de escape variável. A amostra incorpora a câmara através de um 1/16" inox tubo aproximadamente 1 cm longe do foco do laser (Figura 2) a fim de entregar localmente alta concentração da molécula alvo na extração região27. A placa de extração tem uma fenda de 0,5 mm orientada ortogonal para os caminhos de propagação e íon do laser. Porque o intervalo de Rayleigh do raio da bomba é de aproximadamente 2 mm, esta fenda serve como um filtro, permitindo que apenas os íons gerados a partir do volume focal central onde a intensidade é mais elevada para passar através da extração de placa28. Os íons entram um tubo de deriva de campo livre de 1 m para chegar a Z-abertura canal micro placa (MCP) detector29, onde são detectados e gravados com um osciloscópio digital de 1 GHz, à taxa de repetição de 1KHz de lasers de Ti:Sapphire comercial típica.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Mass spectrometer components</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TOF lens stack and flight tube assembly</td>
			<td>Jordan TOF Products, Inc.</td>
			<td>C-677</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>18 mm Z-gap detector assembly</td>
			<td>Jordan TOF Products, Inc.</td>
			<td>C-701Z</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TOF high voltage power supply</td>
			<td>Jordan TOF Products, Inc.</td>
			<td>D-603</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum system components</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary vane backing pump</td>
			<td>Edwards Vacuum LLC</td>
			<td>RV12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Turbomolecular pumps (2)</td>
			<td>Edwards Vacuum LLC</td>
			<td>EXT255H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Turbomolecular pump controllers (2)</td>
			<td>Edwards Vacuum LLC</td>
			<td>EXC300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge</td>
			<td>Edwards Vacuum LLC</td>
			<td>AIGX-S-DN40CF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chiller for water cooling</td>
			<td>Neslab</td>
			<td>CFT-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Femtosecond laser system</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ti:Sapphire regenerative amplifier</td>
			<td>Coherent, Inc.</td>
			<td>Astrella</td>
			<td>oscillator and amplifier in a single integrated system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Parametric Amplifer (OPA)</td>
			<td>Light Conversion</td>
			<td>TOPAS Prime</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motion control</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motorized linear translation stage 1&#34; travel</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>Z825B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>controller for linear translation stage</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>KDC 101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB controller hub and power supply</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>KCH 601</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manual linear translation stage 1&#34; travel</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PT1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Detectors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pyroelectric laser energy meter</td>
			<td>Coherent, Inc.</td>
			<td>1168337</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal laser power meter</td>
			<td>Coherent, Inc.</td>
			<td>5356E16R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Si-biased detector 200-1100 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DET10A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compact USB CMOS Camera</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DCC1545M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB spectrometer</td>
			<td>Ocean Optics</td>
			<td>HR4000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 GHz digital oscilloscope&#160;</td>
			<td>LeCroy</td>
			<td>WaveRunner 610Zi</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optics</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Type 1 BBO crystal</td>
			<td>Crylight Photonics</td>
			<td>BBO007</td>
			<td>aperture and thickness may be customized</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Achromatic half wave plate, 1100-2000 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AHWP05M-1600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wollaston prism polarizer</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>WPM10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hollow retro-reflector</td>
			<td>PLX, Inc.</td>
			<td>OW-20-1C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variable neutral density filter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NDC-100C-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Longpass dichroic mirror 2&#34; diameter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DMLP950L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Camera image software</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>ThorCam</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instrument communication interface</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>NI-MAX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphical development environment for measurement programs</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>LabVIEW</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data processing software</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>MATLAB</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of ultrafast vibrational coherences in polyatomic radical cations with strong-field adiabatic ionization

Apresentamos um método de bomba-sonda para preparar vibracionais coerências em polyatomic radicais cátions e sondar sua dinâmica ultra rápida. Deslocando-se o comprimento de onda do pulso forte-campo ionizante bomba do comumente usados 800 nm para o infravermelho próximo (1200-1600 nm), a contribuição do elétron adiabática de encapsulamento para o processo de ionização aumenta em relação à absorção do multiphoton. Adiabática ionização resulta em uma população predominante do estado eletrônico fundamental do íon após a remoção do elétron, que efetivamente prepara um coerente estado vibracional ("pacote de onda") favorável à excitação subsequente. Em nossos experimentos, a dinâmica coerente vibracional é analisada com pulso fraco-campo 800 nm e rendimentos de produtos de dissociação dependente do tempo medido em um espectrômetro de massa de tempo-de-voo. Apresentamos as medições sobre a molécula dimetil metilfosfonato (DMMP) para ilustrar como usar pulsos de 1500 nm para a excitação aumenta a amplitude das oscilações coerentes em rendimentos de íon por um fator de 10 em comparação com pulsos de 800 nm. Este protocolo pode ser implementado em configurações existentes de bomba-sonda através da incorporação de uma óptica amplificador paramétrico (OPA) para conversão de comprimento de onda.

São apresentados os resultados obtidos para a molécula DMMP21 . A Figura 3 mostra os espectros de massa DMMP tomados no zero tempo de atraso com as intensidades de pico da bomba 1500 nm e 800 pulsos de sonda nm sendo 8 x 1013 e 8 x 1012 W cm-2, respectivamente. Para referência, o espectro de massa tirado com apenas o pulso da bomba também é mostrado. Os espectros são em média mais de 10.000 laser...

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Ultrafast Vibrational Coherences in Polyatomic Radical Cations with Strong-Field Adiabatic Ionization at JoVE.com

Measurement of Ultrafast Vibrational Coherences in Polyatomic Radical Cations with Strong-Field Adiabatic Ionization

Apresentamos um protocolo para sondar ultra rápidas coerências vibracionais em polyatomic cações radicais que resultam em dissociação molecular.

Medição de coerências vibracionais ultrarrápidas em cátions de radicais poliatômicos com ionização adiabática de campo forte

We present a pump-probe method for preparing vibrational coherences in polyatomic radical cations and probing their ultrafast dynamics. By shifting the ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Chemical Bonding: Basic Concepts

SCIENTISTS IN ACTION

A Study of the Complexation of Mercury(II) with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

A Study of the Complexation of MercuryII with Dicysteinyl Tetrapeptides by Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Um estudo da complexação de mercúrio (II) com Dicysteinyl tetrapéptidos por Espectrometria de Massa de Ionização por Electrospray

In this study we evaluated a method for the characterization of complexes, formed in different relative ratios of mercury(II) to dicysteinyl tetrapeptide, ...

Química

Direct Imaging of Laser-driven Ultrafast Molecular Rotation

Direct Imaging da Laser-driven Ultrafast rotação Molecular

We present a method for visualizing laser-induced, ultrafast molecular rotational wave packet dynamics. We have developed a new 2-dimensional Coulomb ...

Fabrication and Testing of Photonic Thermometers

Fabricação e teste dos termómetros fotônicos

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being ...

Fizzy Extraction of Volatile Organic Compounds Combined with Atmospheric Pressure Chemical Ionization Quadrupole Mass Spectrometry

Extração efervescente de compostos orgânicos voláteis combinados com a espectrometria de massa de quadrupoolos de ionização química de pressão atmosférica

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to ...

Characterization of Synthetic Polymers via Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight (MALDI-TOF) Mass Spectrometry

Characterization of Synthetic Polymers via Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight MALDI-TOF Mass Spectrometry

Caracterização de Polímeros Sintéticos via Espectrometria de Massa por Ionização a Laser com Matriz Assistida por Tempo de Voo (MALDI-TOF)

There are many techniques that can be employed in the characterization of synthetic homopolymers, but few provide as useful of information for end group ...

An Efficient Sample Preparation Method to Enhance Carbohydrate Ion Signals in Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry

Um método de preparação de amostra eficiente para melhorar os sinais de íon carboidrato em espectrometria de massa de ionização/dessorção de Matrix-assisted Laser

Sample preparation is a critical process in mass spectrometry (MS) analysis of carbohydrates. Although matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) ...

Disentangling High Strength Copolymer Aramid Fibers to Enable the Determination of Their Mechanical Properties

Desembaraçar as fibras de aramida de copolímero de alta resistência para permitir a determinação de suas propriedades mecânicas

Traditionally, soft body armor has been made from poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) and ultra-high molecular weight polyethylene. However, to ...

High Resolution Physical Characterization of Single Metallic Nanoparticles

Caracterização física de alta resolução de nanopartículas metálicas únicas

Individual molecules can be detected and characterized by measuring the degree by which they reduce the ionic current flowing through a single ...

Ultrafast Time-resolved Near-IR Stimulated Raman Measurements of Functional &#960;-conjugate Systems

Ultrafast Time-resolved Near-IR Stimulated Raman Measurements of Functional ÃƒÂÃ¢â€šÂ¬-conjugate Systems

Mediçãos de Raman estimuladas do tempo ultrarrápido de sistemas funcionais de πconjugados

Femtosecond time-resolved stimulated Raman spectroscopy is a promising method of observing the structural dynamics of short-lived transients with near ...

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

Espectro vibracional de uma interface N719-Cromosforre/Titania da Simulação Empírica-Potencial de Dinâmica Molecular, solvated por um líquido iônico de temperatura ambiente

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