Name: hyperspectral imaging as a tool to study optical anisotropy in lanthanide-based molecular single crystals
Uploaded: 2020-04-14T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Hyperspectral Imaging as a Tool to Study Optical Anisotropy in Lanthanide-Based Molecular Single Crystals at JoVE.com

De auteurs danken de heer Dylan Errulat en prof. Muralee Murugesu van het departement Scheikunde en Biomoleculaire Wetenschappen van de Universiteit van Ottawa voor de levering van [TbEu(bpm)(tfaa)6] enkele kristallen. E.M.R. N.R., en E.H. erkennen dankbaar de financiële steun van de Universiteit van Ottawa, de Canadian Foundation for Innovation (CFI) en de Natural Sciences and Engineering Research Council Canada (NSERC).

LET OP: Het wordt aanbevolen om een veiligheidsbril te gebruiken die specifiek is voor de excitatiegolflengte die te allen tijde wordt gebruikt bij het bedienen van de imager.
1. Configuratie van de hyperspectrale microscoop
OPMERKING: Een overzicht van het hyperspectrale beeldvormingssysteem wordt gegeven in figuur 2a,waarbij de belangrijkste componenten van de imager worden beschreven. Het beeldbeeldsysteem kan worden gebruikt voor de d...

<ol>
	<li>ElMasry, G., Sun, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+of+Hyperspectral+Imaging+Technology.">Principles of Hyperspectral Imaging Technology.</a> Hyperspectral Imaging for Food Quality Analysis and Control. , 3-43 (2010).</li><li>Dong, X., Jakobi, M., Wang, S., K&#246;hler, M. H., Zhang, X., Koch, A. W. <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+hyperspectral+imaging+for+nanoscale+materials+research.">A review of hyperspectral imaging for nanoscale materials research.</a> Applied Spectroscopy Reviews. 54 (4), 285-305 (2019).</li><li>Yakovliev, A., 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=Hyperspectral+Multiplexed+Biological+Imaging+of+Nanoprobes+Emitting+in+the+Short-Wave+Infrared+Region.">Hyperspectral Multiplexed Biological Imaging of Nanoprobes Emitting in the Short-Wave Infrared Region.</a> Nanoscale Research Letters. 14 (243), 1-11 (2019).</li><li>Cheng, W., Sun, D. W., Pu, H., Wei, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterospectral+two-dimensional+correlation+analysis+with+near-infrared+hyperspectral+imaging+for+monitoring+oxidative+damage+of+pork+myofibrils+during+frozen+storage.">Heterospectral two-dimensional correlation analysis with near-infrared hyperspectral imaging for monitoring oxidative damage of pork myofibrils during frozen storage.</a> Food Chemistry. 248, 119-127 (2018).</li><li>Liu, Y., Liu, L., He, Y., Zhu, L., Ma, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decoding+of+quantum+dots+encoded+microbeads+using+a+hyperspectral+fluorescence+imaging+method.">Decoding of quantum dots encoded microbeads using a hyperspectral fluorescence imaging method.</a> Analytical Chemistry. 87 (10), 5286-5293 (2015).</li><li>Leavesley, S. 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=Colorectal+cancer+detection+by+hyperspectral+imaging+using+fluorescence+excitation+scanning.">Colorectal cancer detection by hyperspectral imaging using fluorescence excitation scanning.</a> Optical Biopsy XVI: Toward Real-Time Spectroscopic Imaging and Diagnosis. 10489, (2018).</li><li>Zhang, H., Salo, D., Kim, D. M., Komarov, S., Tai, Y. -. C., Berezin, 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=Penetration+depth+of+photons+in+biological+tissues+from+hyperspectral+imaging+in+shortwave+infrared+in+transmission+and+reflection+geometries.">Penetration depth of photons in biological tissues from hyperspectral imaging in shortwave infrared in transmission and reflection geometries.</a> Journal of Biomedical Optics. 21 (12), 126006 (2016).</li><li>Naccache, R., 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=Terahertz+Thermometry:+Combining+Hyperspectral+Imaging+and+Temperature+Mapping+at+Terahertz+Frequencies.">Terahertz Thermometry: Combining Hyperspectral Imaging and Temperature Mapping at Terahertz Frequencies.</a> Laser and Photonics Reviews. 11 (5), 1-9 (2017).</li><li>Jacques, S. D. M., Egan, C. K., Wilson, M. D., Veale, M. C., Seller, P., Cernik, 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=A+laboratory+system+for+element+specific+hyperspectral+X-ray+imaging.">A laboratory system for element specific hyperspectral X-ray imaging.</a> Analyst. 138 (3), 755-759 (2013).</li><li>Birmingham, B., 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=Probing+the+Effect+of+Chemical+Dopant+Phase+on+Photoluminescence+of+Monolayer+MoS2+Using+in+Situ+Raman+Microspectroscopy.">Probing the Effect of Chemical Dopant Phase on Photoluminescence of Monolayer MoS2 Using in Situ Raman Microspectroscopy.</a> Journal of Physical Chemistry C. 123 (25), 15738-15743 (2019).</li><li>Marin, R., 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=Harnessing+the+Synergy+between+Upconverting+Nanoparticles+and+Lanthanide+Complexes+in+a+Multiwavelength-Responsive+Hybrid+System.">Harnessing the Synergy between Upconverting Nanoparticles and Lanthanide Complexes in a Multiwavelength-Responsive Hybrid System.</a> ACS Photonics. 6 (2), 436-445 (2019).</li><li>Gonell, F., 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=Aggregation-induced+heterogeneities+in+the+emission+of+upconverting+nanoparticles+at+the+submicron+scale+unfolded+by+hyperspectral+microscopy.">Aggregation-induced heterogeneities in the emission of upconverting nanoparticles at the submicron scale unfolded by hyperspectral microscopy.</a> Nanoscale Advances. 1, 2537-2545 (2019).</li><li>Errulat, D., Gabidullin, B., Murugesu, M., Hemmer, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+Optical+Anisotropy+and+Polymorph-Dependent+Photoluminescence+in+[Ln2]+Complexes+by+Hyperspectral+Imaging+on+Single+Crystals.">Probing Optical Anisotropy and Polymorph-Dependent Photoluminescence in [Ln2] Complexes by Hyperspectral Imaging on Single Crystals.</a> Chemistry - A European Journal. 24 (40), 10146-10155 (2018).</li><li>Panov, N., Marin, R., Hemmer, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave-Assisted+Solvothermal+Synthesis+of+Upconverting+and+Downshifting+Rare-Earth-Doped+LiYF4+Microparticles.">Microwave-Assisted Solvothermal Synthesis of Upconverting and Downshifting Rare-Earth-Doped LiYF4 Microparticles.</a> Inorganic Chemistry. 57 (23), 14920-14929 (2018).</li><li>Debasu, M. L., Brites, C. D. S., Balabhadra, S., Oliveira, H., Rocha, J., Carlos, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoplatforms+for+Plasmon-Induced+Heating+and+Thermometry.">Nanoplatforms for Plasmon-Induced Heating and Thermometry.</a> ChemNanoMat. 2 (6), 520-527 (2016).</li><li>Nadort, A., 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=Quantitative+Imaging+of+Single+Upconversion+Nanoparticles+in+Biological+Tissue.">Quantitative Imaging of Single Upconversion Nanoparticles in Biological Tissue.</a> PLoS ONE. 8 (5), 1-13 (2013).</li><li>Sava Gallis, D. F., 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=Tunable+Metal-Organic+Framework+Materials+Platform+for+Bioimaging+Applications.">Tunable Metal-Organic Framework Materials Platform for Bioimaging Applications.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 9 (27), 22268-22277 (2017).</li><li>Varghese, S., Das, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+molecular+packing+in+determining+solid-state+optical+properties+of+&#960;-conjugated+materials.">Role of molecular packing in determining solid-state optical properties of &#960;-conjugated materials.</a> Journal of Physical Chemistry Letters. 2 (8), 863-873 (2011).</li><li>Yan, D., Evans, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+crystalline+materials+with+tunable+luminescent+properties:+From+polymorphs+to+multi-component+solids.">Molecular crystalline materials with tunable luminescent properties: From polymorphs to multi-component solids.</a> Materials Horizons. 1 (1), 46-57 (2014).</li><li>Mu, S., Oniwa, K., Jin, T., Asao, N., Yamashita, M., Takaishi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+highly+emissive+distyrylthieno[3,2-b]thiophene+based+red+luminescent+organic+single+crystal:+Aggregation+induced+emission,+optical+waveguide+edge+emission,+and+balanced+ambipolar+carrier+transport.">A highly emissive distyrylthieno[3,2-b]thiophene based red luminescent organic single crystal: Aggregation induced emission, optical waveguide edge emission, and balanced ambipolar carrier transport.</a> Organic Electronics: Physics, Materials, Applications. 34, 23-27 (2016).</li><li>Binnemans, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interpretation+of+europium(III)+spectra.">Interpretation of europium(III) spectra.</a> Coordination Chemistry Reviews. 295, 1-45 (2015).</li><li>Koyama, H., Fauchet, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anisotropic+polarization+memory+in+thermally+oxidized+porous+silicon.">Anisotropic polarization memory in thermally oxidized porous silicon.</a> Applied Physics Letters. 77 (15), 2316-2318 (2000).</li><li>Kushida, T., Takushi, E., Oka, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Memories+of+photon+energy,+polarization+and+phase+in+luminescence+of+rare+earth+ions+under+resonant+light+excitation.">Memories of photon energy, polarization and phase in luminescence of rare earth ions under resonant light excitation.</a> Journal of Luminescence. 12-13, 723-727 (1976).</li><li>Onuma, T., 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=Spectroscopic+ellipsometry+studies+on+&#946;-Ga2O3+films+and+single+crystal.">Spectroscopic ellipsometry studies on &#946;-Ga2O3 films and single crystal.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 55 (12), (2016).</li><li>Favreau, P. F., 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=Excitation-scanning+hyperspectral+imaging+microscope.">Excitation-scanning hyperspectral imaging microscope.</a> Journal of Biomedical Optics. 19 (4), 046010 (2014).</li></ol>

Het hier beschreven hyperspectrale beeldvormingsprotocol biedt een eenvoudige aanpak die het mogelijk maakt spectroscopische informatie te verkrijgen op precieze locaties van het monster. Met behulp van de beschreven opstelling kan de ruimtelijke resolutie(x- en y-mapping) oplopen tot 0,5 μm, terwijl de spectrale resolutie kan oplopen tot 0,2 nm voor de mapping op het zichtbare bereik en 0,6 nm voor het NIR-bereik.
Om hyperspectrale mapping op een enkel kristal uit te voeren...

Hyperspectrale beeldvorming (HSI) is een techniek die een ruimtelijke kaart genereert waarbij elke x-y coördinaat een spectrale informatie bevat die gebaseerd kan zijn op elke vorm van spectroscopie, namelijk fotoluminescentie, absorptie en verstrooiing van spectroscopies1,2,3. Als gevolg hiervan wordt een 3-dimensionale set gegevens (ook wel "hyperspectrale kubus" genoemd) verkregen, waarbij de x-y coördinaten de ruimtelijke assen zijn en de z-coördinaat de spectrale informatie uit het geanalyseerde monster. z Daarom bevat de hyperspectrale kubus zowel ruimtelijke als spectrale informatie, die een gedetailleerder spectroscopisch onderzoek van het monster biedt dan traditionele spectroscopie. Hoewel HSI al jaren bekend staat op het gebied van teledetectie (bijvoorbeeld., geologie, voedingsindustrie4),ontpopte het zich onlangs als een innovatieve techniek voor de karakterisering van nanomaterialen2,5 of sondes voor biomedische toepassingen3,6,7,8. Over het algemeen is het niet beperkt tot het UV/visible/near-infrared (NIR) domein, maar kan het ook worden uitgebreid met behulp van andere stralingsbronnen, zoals röntgenstralen – bijvoorbeeld om elementaire verdeling in verschillende materialen te karakteriseren9 – of Terahertz-straling, waarbij HSI werd gebruikt om thermische detectie uit te voeren in biologische weefsels8. Verder is fotoluminescentie mapping gecombineerd met Raman mapping om de optische eigenschappen van monolayer MoS210te onderzoeken. Onder de gerapporteerde toepassingen van optische HSI zijn er echter nog maar een paar voorbeelden op HSI van op lantide gebaseerde materialen11,12,13,14,15,16,17. Zo kunnen we bijvoorbeeld aanhalen: detectie van kanker in weefsels6,analyse van de lichtpenetratiediepte in biologische weefsels7, multiplexed biologische beeldvorming3,analyse van multicomponent energieoverdracht in hybride systemen11, en onderzoek naar aggregatie-geïnduceerde veranderingen in spectroscopische eigenschappen van upconverting nanodeeltjes12. Het is duidelijk dat de aantrekkelijkheid van HSI voortkomt uit de geschiktheid voor het genereren van kennis over omgevingsspecifieke luminescentie, waardoor gelijktijdige ruimtelijke en spectrale informatie over de sonde wordt verstrekt.
Gebruikmakend van deze krachtige techniek beschrijven we hierin een protocol om de optische anisotropie van de heterodinucleaire Tb3+-Eu3+ single crystal [TbEu(bpm)(tfaa)6] te onderzoeken (Figuur 1a)13. De optische anisotropie waargenomen vloeide uit de verschillende moleculaire verpakking van de Ln3+ ionen in de verschillende kristallografische richtingen voort (Figuur 1b),resulterend in sommige kristalgezichten die helderder tonen, anderen die dimmer photoluminescentie tonen. Er werd gesuggereerd dat de verhoogde luminescentieintensiteit bij specifieke gezichten van het kristal werd gecorreleerd met een efficiëntere energieoverdracht langs die kristallografische richtingen waar de Ln3+··· Ln3 + ion afstanden waren de kortste13.
Gemotiveerd door deze resultaten stellen we voor om een gedetailleerde methodologie op te zetten om optische anisotropie te analyseren via HSI, waardoor het pad wordt geopend voor een beter begrip van ion-ionenenergieoverdrachtsprocessen en tunable luminescente eigenschappen die voortvloeien uit specifieke moleculaire regeling18,19. Deze structuur-eigenschappen relaties zijn erkend als belangrijke aspecten voor innovatieve optische materialen ontwerp met inbegrip van, maar niet beperkt tot waveguide systemen en opto-magnetische opslag apparaten op nano-en microschaal - het aanpakken van de vraag naar efficiëntere en geminiaturiseerde optische systemen20.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:667px;" width="666">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Microscope glass slides</td>
			<td style="width:123px;">FisherBrand</td>
			<td style="width:161px;">12-550-15</td>
			<td style="width:167px;">Glass slides used for sample preparation</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Visible and Near Infrared Hyperspectral Confocal Imager</td>
			<td style="width:123px;">PhotonETC</td>
			<td style="width:161px;"></td>
			<td>Microscope used for the analysis, builted according to the user needs, therefore it is no catalog number</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

hyperspectral imaging as a tool to study optical anisotropy in lanthanide-based molecular single crystals

In dit werk beschrijven we een protocol voor een nieuwe toepassing van hyperspectrale beeldvorming (HSI) in de analyse van lichtgevende lanthanide (Ln3+)-gebaseerde moleculaire enkele kristallen. Als representatief voorbeeld kozen we voor één kristal van het heterodinucleaire Ln-gebaseerde complex [TbEu(bpm)(tfaa)6] (bpm=2,2'-bipyrimidine, tfaa– =1,1,1-trifluoracetylaceaceatte) met een heldere zichtbare emissie onder UV-excitatie. HSI is een opkomende techniek die 2-dimensionale ruimtelijke beeldvorming van een lichtgevende structuur combineert met spectrale informatie van elke pixel van het verkregen beeld. Specifiek, HSI op enkele kristallen van de [Tb-Eu] complex verstrekt lokale spectrale informatie onthullen variatie van de luminescentie intensiteit op verschillende punten langs de bestudeerde kristallen. Deze veranderingen werden toegeschreven aan de optische anisotropie aanwezig in het kristal, die het gevolg is van de verschillende moleculaire verpakking van Ln3 + ionen in elk van de richtingen van de kristalstructuur. De beschreven HSI is een voorbeeld van de geschiktheid van een dergelijke techniek voor spectro-ruimtelijke onderzoeken van moleculaire materialen. Maar, belangrijk, dit protocol kan gemakkelijk worden uitgebreid voor andere soorten lichtgevende materialen (zoals moleculaire kristallen ter grootte van micron-formaat, anorganische microdeeltjes, nanodeeltjes in biologische weefsels, of gelabelde cellen, onder andere), het openen van vele mogelijkheden voor dieper onderzoek van structuur-eigendom relaties. Uiteindelijk zullen dergelijke onderzoeken kennis verschaffen die moet worden ingezet bij de engineering van geavanceerde materialen voor een breed scala aan toepassingen, van bioimaging tot technologische toepassingen, zoals golfgidsen of opto-elektronische apparaten.

Ter illustratie van de configuratie van de hyperspectrale microscoop voor de gegevensverwerving op een Ln-gebaseerd, moleculair enkel kristal (d.w.z., [TbEu(bpm)(tfaa)6], Figuur 1a),toont figuur 2 een overzicht van het systeem en de juiste plaatsing van de optische kubussen in de opstelling. Figuur 3 toont een screenshot van de PHySpec-software met de menu's die tijdens de HSI-overname worden gebruikt. <strong class="xfig...

Watch this Scientific Journal Video about Hyperspectral Imaging as a Tool to Study Optical Anisotropy in Lanthanide-Based Molecular Single Crystals at JoVE.com

Hyperspectral Imaging as a Tool to Study Optical Anisotropy in Lanthanide-Based Molecular Single Crystals

Hier presenteren we een protocol om luminescente hyperspectrale beeldvormingsgegevens te verkrijgen en optische anisotropiekenmerken van op lantithaan gebaseerde enkelvoudige kristallen te analyseren met behulp van een Hyperspectral Imaging System.

Hyperspectrale beeldvorming als een instrument om optische anisotropie te bestuderen in op Lanthanide gebaseerde moleculaire enkele kristallen

In this work, we describe a protocol for a novel application of hyperspectral imaging (HSI) in the analysis of luminescent lanthanide (Ln3+)-based ...

Hyperspectrale beeldvorming maakt het mogelijk spectroscopische informatie te verkrijgen op precieze locaties in een monster. Bijvoorbeeld voor de onthulling van optische anisotropie op een enkel kristalniveau. De generatie van zowel spectrale als ruimtelijke gegevens van een monster maakt een gedetailleerder onderzoek van het monster mogelijk dan mogelijk is door spectroscopie of fluorescentiemicroscopie alleen.Een groot aantal instelbare parameters die van invloed zijn op de resolutie kan overweldigend lijken op het eerste. Echter, het maken van een checklist kan helpen met het vertrouwd raken met het systeem. Deze techniek vereist handmatige afstemming van de imaging hardware en software manipulatie.Het is essentieel om beide aspecten visueel te illustreren om te laten zien hoe beide methoden elkaar aanvullen. Het aantonen van de procedure met Nelson Rutajoga zal Emily Rodrigues, post-doctoraat collega in mijn laboratorium. Om de imager configuratie voor hyperspectrale imaging mapping, vanaf de microscoop fase en het volgen van de emissiestraal pad naar de detectoren, laat de positie voor een optische kubus direct naast de optische microscoop vacant en plaats de confocale microscoop optische kubus in die positie die de emissie van het monster door het zichtbare licht pad.Als u langs het optische pad naar de detector kijkt, plaatst u de zichtbare optische kubus met de dichroic spiegel en filters om de zichtbare emissie naar het detectiepad in zijn positie te leiden. Door het pad naar de detector voort te zetten, plaatst u de confocale pinhole optische kubus in de juiste positie om het licht door het zichtbare lichtdetectiepad te leiden en dit pad te volgen, plaatst u de confocale spectrometer optische kubus in de juiste positie, zodat het uitgezonden licht de detector bereikt. Wanneer alle kubussen op hun plaats zijn, past u handmatig de slitopening van de detector aan de grootte van het geselecteerde gaatje aan.Selecteer vervolgens in de PHySpec-software het diafragma van het gaatje. Voor hyperspectrale beeldvorming mapping van terbium europium bi-pyrimidine trifluoroacetylacetonaat enkel kristal, handmatig de positie van de 20 keer doelstelling van de optische microscoop onder het monster en druk op de witte knop aan de linkerkant van de microscoop aan te zetten het witte licht. Draai de knop onder de knop om de helderheid aan te passen.Stel de voorste knop aan de rechterkant van de microscoop in op R om 20% van het signaal naar de camera en 80% van het signaal naar de detector te sturen. Druk op afspelen in het kleurencameravenster van de PHySpec-software om een live-scan te starten. Als het kleurencameravenster een te donker of zwart beeld toont, verhoogt u de belichtingstijd en/of de versterkingswaarde onder het tabblad kleurencamera.Als de afbeelding te helder is, verlaagt u de belichtingstijd en/of wint u waarde. Om zich op het monster te concentreren, draait u op de knoppen van de microscoop om de afstand tussen de doelstelling in het stadium aan te passen en de breedbandlampluis te openen om UV-excitatie van het monster mogelijk te maken. Draai vervolgens de intensiteitsknop naar de gewenste positie om de intensiteit van de breedbandlampexcitatie te regelen.Klik op Schaalbalk weergeven/verbergen om een schaalbalk toe te voegen aan het op heldere veld optische microscopiebeeld van het kristal en observeer een afbeelding van het kristal onder UV-volledige of beperkte verlichting. Als u wilt kiezen tussen de beperkte verlichting of een brede veldverlichting, gebruikt u de stick en knoppen om de grootte van het uv-lampveldopening aan te passen. Selecteer onder het tabblad SpectraPro SP 2300 een golflengte om de monsteremissie te observeren en de belichtingstijd van de detector aan te passen.Als u de hyperspectrale kubus in de sequencer wilt verkrijgen, klikt u plus om een nieuw knooppunt toe te voegen en klikt u op Confocal Imager. Klik op Multi-Spectrum Acquisitie en voer de gewenste X- en Y-positietellingen in, evenals de gewenste stapgrootte. Selecteer de hardwareoptie voor de camerasynchronisatie en voor zichtbare emissietoewijzing en klik op oke.Klik in de sequencer op de nieuw toegevoegde multispectrumacquisitieregel om het knooppunt te markeren en klik op Afspelen om het geselecteerde knooppunt uit te voeren. Voor analyse van de vastgelegde hyperspectrale beeldvormingsgegevens, bijvoorbeeld voor een spectrale verdeling van een afbeelding, selecteert u in het menu Verwerking Gegevens en Bijsnijden en buigen om de signaal-ruisverhouding van het beeld te verhogen. Voor een emissieintensiteitsprofiel klikt u met de rechtermuisknop op de kubusafbeelding en selecteert u X-profiel maken voor de analyse van één regel.Sleep om het gebied te selecteren en klik met de rechtermuisknop op het interessegebied. Selecteer Toevoegen aan grafiek. Om de emissie-intensiteit weer te geven als functie van de fysieke positie van het doel.Het intensiteitsprofiel wordt weergegeven in de nieuwe grafiek. Als u een emissiespectrum van een bepaald gebied van het voorbeeld wilt verkrijgen, houdt u de cursor boven de kubusafbeelding, klikt u met de rechtermuisknop en klikt u op Rechthoekselectie. Sleep en klik om de selectievorm over het gewenste gebied te tekenen.Klik vervolgens met de rechtermuisknop op het interessegebied en selecteer Selectie toevoegen aan grafiek. Selecteer in het venster Toevoegen aan grafiek de optie Een nieuwe grafiek maken om de emissiespectra van het doel weer te geven en klik op oke. Sla vervolgens het verworven spectrum op voordat u een nieuwe regio selecteert.Hier wordt een helder veldbeeld weergegeven van een kristal dat is opgenomen na het aanpassen van het monster in de juiste focus. De naaldachtige morfologie van het kristal kan duidelijk worden waargenomen. Hier kunnen beelden van hetzelfde kristal onder UV-opwinding met volledige verlichting of lokaal beperkte verlichting worden waargenomen.De beperkte verlichting kan worden gebruikt om de effecten van energie of lichtoverdracht in het kristal te onderzoeken die golfgeleiderachtig gedrag kunnen veroorzaken. In dit beeld wordt bijvoorbeeld een sterke emissie gedetecteerd in een punt dat niet direct onder opwinding valt, wat suggereert dat efficiënte energiemigratie plaatsvindt via het kristal. Van de verworven hyperspectrale kubus is het ook mogelijk om de spectrale verdeling in de vorm van een beeld te verkrijgen, die een specifieke golflengte vertegenwoordigt.Het intensiteitsprofiel van een specifieke emissiegolflengte en de emissiespectra op elke pixel of gebied van de verworven hyperspectrale kubus. De emissiespectra voor deze analyse toont bijvoorbeeld de meest karakteristieke emissiebanden van het europiumion. Bovendien duidt het ruimtelijke profiel langs de verschillende kristalvlakken op een helderdere emissie aan de punt- en zijvlakken en kan het worden gecorreleerd met de lanthanide/lanthanide ionenafstanden in de drie ruimtelijke richtingen.Om een goed signaal te verkrijgen in een redelijke opnametijd van de hyperspectrale kubus, is het belangrijk om de microscoopconfiguraties, focus en de belichtingstijd van de detector aan te passen. Emissies UV-excitatie en zichtbare emissie, deze techniek kan worden uitgevoerd met behulp van nabij-infrarood excitatie en in de buurt van infrarood emissiedetectie. Hierdoor kan het van toepassing zijn op een groot scala aan lichtgevende materialen.Correlatie van optische signalen met een scala aan afhankelijke kenmerken maakt deze techniek zeer interessant voor het onderzoek van structuur / eigendom relaties, met inbegrip van in-vitro beoordeling van nano-bio interacties.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Synthese en afschilfering van discotische zirkonium Fosfaten om colloïdale vloeibare kristallen te verkrijgen

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

Coulomb Explosion Imaging as a Tool to Distinguish Between Stereoisomers

Coulomb explosie Imaging als een instrument om te onderscheiden tussen stereo-isomeren

This article shows how the COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy) or the "reaction microscope" technique can be used to distinguish ...

Measurements of Long-range Electronic Correlations During Femtosecond Diffraction Experiments Performed on Nanocrystals of Buckminsterfullerene

Metingen van luchtverontreiniging over lange afstand elektronische correlaties tijdens femtoseconde diffractie experimenten uitgevoerd op nanokristallen van Buckminsterfullerene

The precise details of the interaction of intense X-ray pulses with matter are a topic of intense interest to researchers attempting to interpret the ...

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). ...

Color Spot Test As a Presumptive Tool for the Rapid Detection of Synthetic Cathinones

Color Spot Test als een vermoedelijke instrument voor de snelle detectie van synthetische Cathinones

Synthetic cathinones are a large class of new psychoactive substances (NPS) that are increasingly prevalent in drug seizures made by law enforcement and ...

Light-driven Molecular Motors on Surfaces for Single Molecular Imaging

Licht gestuurde moleculaire motoren op oppervlakken voor één moleculaire beeldvorming

The design and synthesis of a synthetic system that aims for the direct visualization of a synthetic rotary motor at the single molecule level on surfaces ...

In situ FTIR Spectroscopy as a Tool for Investigation of Gas/Solid Interaction: Water-Enhanced CO2 Adsorption in UiO-66 Metal-Organic Framework

In situ FTIR Spectroscopy as a Tool for Investigation of Gas/Solid Interaction: Water-Enhanced CO2 Adsorption in UiO-66 Metal-Organic Framework

In situ FTIR Spectroscopie als hulpmiddel voor onderzoek naar gas/vaste interactie: waterversterkte CO2 Adsorptie in UiO-66 Metaal-Organisch Framework

In situ infrared spectroscopy is an inexpensive, highly sensitive, and selective valuable tool to investigate the interaction of polycrystalline solids ...

Excitonic Hamiltonians for Calculating Optical Absorption Spectra and Optoelectronic Properties of Molecular Aggregates and Solids

Excitonic Hamiltonians voor het berekenen van optische absorptie spectra en opto-elektronische eigenschappen van moleculaire aggregaten en vaste stoffen

Rational design of disordered molecular aggregates and solids for optoelectronic applications relies on our ability to predict the properties of such ...

Mass Spectrometry-Guided Genome Mining as a Tool to Uncover Novel Natural Products

Mass Spectrometry-Guided Genome Mining als een instrument om nieuwe natuurlijke producten te ontdekken

The chemical space covered by natural products is immense and widely unrecognized. Therefore, convenient methodologies to perform wide-ranging evaluation ...

Atomic Force Microscopy Combined with Infrared Spectroscopy as a Tool to Probe Single Bacterium Chemistry

Atomic Force Microscopie gecombineerd met infraroodspectroscopie als hulpmiddel om single bacterium chemistry te onderzoeken

Atomic Force Microscopy-Infrared Spectroscopy (AFM-IR) is a novel combinatory technique, enabling simultaneous characterization of physical properties and ...