ספקטרומטריית מסת קרן מולקולרית עם קרינת אולטרה סגולה אבק מתכוונן (VUV) Synchrotron
Summary
קרן מולקולרית מצמידה ספקטרומטר מתכונן ואקום אולטרה הסגול photoionization ההמוני בסינכרוטרון מספקת כלי נוח כדי לחקור את המבנה האלקטרוני של מולקולות בודדות גזיות ואשכולות. מנגנוני העברת פרוטון בהדימרים DNA בסיסם הובהרו בטכניקה זו.
Abstract
יינון רך מתכונן יחד לספקטרוסקופיית מסות הוא שיטה רבה עצמה כדי לחקור מולקולות בודדות, מתחמים וצבירים וספקטרוסקופיה והדינמיקה 1-4. לימודי יסוד של תהליכי photoionization של ביומולקולות לספק מידע על המבנה האלקטרוני של מערכות אלה. יתר על כן קביעות של אנרגיות יינון ומאפיינים אחרים של ביומולקולות בשלב הגזים הן לא טריוויאלי, וניסויים אלו מספקים פלטפורמה להפיק נתונים אלה. אנחנו פתחנו שיטת אידוי תרמית בשילוב עם קורות מולקולריים קוליים המספקים דרך עדינה להעביר מינים אלה לשלב הגז. שילוב מושכל של גז מקור וטמפרטורה מאפשר היווצרות של הדימרים ואשכולות גבוהים יותר של הבסיסים בדנ"א. ההתמקדות של עבודה זו היא על ההשפעות של אינטראקציות שאינן קוולנטיים, כלומר מליטת מימן, לערום, ואינטראקציות אלקטרוסטטיות, על אנרגיות היינון והעברת פרוטון של ביומולקולות הבודדה, המתחמים שלהם ועל ידי מייקרו שתיית מים 1, 5-9.
אנחנו בצענו אפיון ניסיוני ותיאורטי של דינמיקת photoionization של אורציל גז שלב והדימרים 1,3-dimethyluracil באמצעות אלומות מולקולריות בשילוב עם קרינת סינכרוטרון בכימית Beamline Dynamics 10 ממוקם במקור האור המתקדם ואת פרטי הניסוי הם דמיינו כאן. זה אפשר לנו לבחון את העברת הפרוטון בהדימרים 1,3-dimethyluracil, מערכת עם pi לערום גיאומטריה וללא קשרי מימן 1. אלומות מולקולריות מספקות דרך נוחה מאוד ויעילה לבודדים דגימה של ריבית מהפרעות סביבתיות אשר בתמורה מאפשרת השוואה מדויקת עם חישובים אלקטרוניים מבנה 11, 12. על ידי כוונון אנרגית הפוטון מסינכרוטרון, יעילות photoionization (פאי) ניתן להתוות עקומה אשר מודיעה לנו על קטיונימצבים אלקטרוניים. ערכים אלה לאחר מכן ניתן להשוות למודלים וחישובים תיאורטיים ובתורו, להסביר בפירוט את המבנה האלקטרוני ודינמיקה של המין נחקר 1, 3.
Protocol
Representative Results
Discussion
את מונומרים והדימרים נוצרים בהתרחבות סילון קולית אשר מולידים את הקרן מולקולרית. מדגם קטן של בסיס דנ"א יוצב במקור אידוי תרמי ומחומם כדי לייצר לחץ אדים מספיק. ארגון גז נושא את האדים דרך פתח מיקרומטר 100 ועובר ברחף מ"מ 2 כדי לייצר קרן מולקולרית קרה 14. לחלופין, מק?…
Acknowledgements
הניסויים בוצעו בכימית Beamline Dynamics במקור האור המתקדם, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי ונתמכת על ידי משרד מדע, משרד אנרגיה של יסוד מדעי, של משרד אנרגיה של ארה"ב תחת חוזה המס DE-AC02-05CH11231, באמצעות החטיבה למדעי הכימיה.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Uracil | Sigma | U0750 | |
| 1,3-Dimethyluracil | Aldrich | 349801 |
References
- Golan, A. Ionization of dimethyluracil dimers leads to facile proton transfer in the absence of hydrogen bonds. Nat. Chem. 4, 323-329 (2012).
- Belau, L. Vacuum-Ultraviolet Photoionization Studies of the Microhydration of DNA Bases (Guanine, Cytosine, Adenine, and Thymine). The Journal of Physical Chemistry A. 111, 7562-7568 (2007).
- Golan, A., Ahmed, M. Ionization of Water Clusters Mediated by Exciton Energy Transfer from Argon Clusters. The Journal of Physical Chemistry Letters. 3, 458-462 (2012).
- Nicolas, C. Vacuum Ultraviolet Photoionization of C3. Journal of the American Chemical Society. 128, 220-226 (2005).
- Kamarchik, E. Spectroscopic signatures of proton transfer dynamics in the water dimer cation. Journal of Chemical Physics. 132, (2010).
- Khistyaev, K. The effect of microhydration on ionization energies of thymine. Faraday Discussions. 150, 313-330 (2011).
- Bravaya, K. B. The effect of pi-stacking, H-bonding, and electrostatic interactions on the ionization energies of nucleic acid bases: adenine-adenine, thymine-thymine and adenine-thymine dimers. Physical Chemistry Chemical Physics. 12, 2292-2307 (2010).
- Kostko, O. Ionization of cytosine monomer and dimer studied by VUV photoionization and electronic structure calculations. Physical Chemistry Chemical Physics. 12, 2860-2872 (2010).
- Bravaya, K. B. Electronic Structure and Spectroscopy of Nucleic Acid Bases: Ionization Energies, Ionization-Induced Structural Changes, and Photoelectron Spectra. Journal of Physical Chemistry A. 114, 12305-12317 (2010).
- Leone, S. R., Ahmed, M., Wilson, K. R. Chemical dynamics, molecular energetics, and kinetics at the synchrotron. Physical Chemistry Chemical Physics. 12, 6564-6578 (2010).
- Scoles, G., Bassi, D., Buck, U. . Atomic and Molecular Beam Methods. 1, (1988).
- Pauly, H. . Atom, Molecule and Cluster Beams I. , (2000).
- Wiley, W. C., McLaren, I. H. Time-of-Flight Mass Spectrometer with Improved Resolution. Review of Scientific Instruments. 26, 1150-1157 (1955).
- Levy, D. H. The Spectroscopy of Very Cold Gases. Science. 214, 263-269 (1981).
