Name: تصوير الانفجار كولومب كأداة للتمييز بين الفراغية (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 51 s
Description: اكتشف تقنية تصوير الانفجار كولومب لتحديد التكوين المطلق للجزيئات الكيرالية الصغيرة في الطور الغازي. تساعد هذه الطريقة المتقدمة الباحثين على دراسة الديناميكيات الضوئية بدقة عالية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ونحن نشكر روبرت بيرغر (جامعة فيليبس ماربورغ، ألمانيا) للملهم المناقشات حول التفسير البيانات وعدم التطابق الجزيئية بشكل عام. نحن ممتنون لجوليا كيدرووسكي وألكسندر Schießer ومايكل ريجيلين من "تو دارمشتات" (ألمانيا)، فضلا عن بنيامين سبينجير، ومانويل مازيناوير ويورغن ستوهنير من جو Wädenswil (سويسرا) لتقديم العينة.
وأيد المشروع "مبادرة الدولة هيسن" للعلم والتفوق الاقتصادي ظل التركيز ELCH (إلكترون ديناميات النظم مراوان) و "الوزارة الاتحادية للتعليم" والبحوث (الألمانية). مرض التصلب العصبي المتعدد تسلم الدعم المالي من مؤسسة ميسير أدولف.

<ol><li>Gübitz, G., Schmid, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chiral+Separation+by+Chromatographic+and+Electromigration+Techniques.+A+Review%5BTitle%5D)+AND+%22Biopharm.+Drug+Disposition%22%5BJournal%5D)">Chiral Separation by Chromatographic and Electromigration Techniques. A Review.</a> Biopharm. Drug Disposition. 22, 291-336 (2001).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Comprehensive+Chiroptical+Spectroscopy%22">Comprehensive Chiroptical Spectroscopy</a>. Berova, N., Polaravapu, P. L., Nakanishi, K., Woody, R. W. , Wiley. Hoboken. (2012).</li>
<li>Bijvoet, J. M., Peerdeman, A. F., van Bommel, A. J. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nature/journal/v168/n4268/abs/168271a0.html">Determination of the Absolute Configuration of Optically Active Compounds by means of X-rays.</a> Nature. 168 (4268), 271-272 (1951).</li>
<li>Pitzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Determination+of+Absolute+Molecular+Stereochemistry+in+Gas+Phase+by+Coulomb+Explosion+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Direct Determination of Absolute Molecular Stereochemistry in Gas Phase by Coulomb Explosion Imaging.</a> Science. 341 (6150), 1096-1100 (2013).</li>
<li>Pitzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Absolute+Configuration+from+Different+Multifragmentation+Pathways+in+Light-Induced+Coulomb+Explosion+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Phys+Chem%22%5BJournal%5D)">Absolute Configuration from Different Multifragmentation Pathways in Light-Induced Coulomb Explosion Imaging.</a> Chem Phys Chem. 17 (16), 2465-2472 (2016).</li>
<li>Vager, Z., Naaman, R., Kanter, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coulomb+Explosion+Imaging+of+small+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Coulomb Explosion Imaging of small molecules.</a> Science. 244 (4903), 426-431 (1989).</li>
<li>Herwig, P. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+the+Absolute+Configuration+of+a+Chiral+Epoxide+in+the+Gas+Phase%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Imaging the Absolute Configuration of a Chiral Epoxide in the Gas Phase.</a> Science. 342 (6162), 1084-1186 (2013).</li>
<li>Dörner, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037015739900109X">Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy: a 'momentum microscope' to view atomic collision dynamics.</a> Physics Reports. 330, 95-192 (2000).</li>
<li>Ullrich, J., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/66/9/203/meta">Recoil-ion and electron momentum spectroscopy: reaction-microscopes.</a> Rep. Prog. Phys. 66 (9), 1463-1545 (2003).</li>
<li>Jagutzki, O., et al. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/1046770/">Multiple Hit Readout of a Microchannel Plate Detector With a Three-Layer Delay-Line Anode.</a> IEEE Trans Nucl Sci. 49 (5), 2477-2483 (2002).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22RoentDek+GmbH+MCP+Delay+Line+Detector+Manual%22">RoentDek GmbH MCP Delay Line Detector Manual</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://www.roentdek.com/manuals/MCP%20Delay%20Line%20manual.pdf">http://www.roentdek.com/manuals/MCP%20Delay%20Line%20manual.pdf</a> (2017).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22RoentDek+GmbH+The+RoentDek+Constant+Fraction+Discriminators+CFD8c%2C+CFD7x%2C+CFD4c%2C+CFD1c+and+CFD1x%22">RoentDek GmbH The RoentDek Constant Fraction Discriminators CFD8c, CFD7x, CFD4c, CFD1c and CFD1x</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://www.roentdek.com/manuals/CFD%20Manual.pdf ">http://www.roentdek.com/manuals/CFD%20Manual.pdf </a> (2017).</li>
<li>Zeller, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+the+He2+quantum+halo+state+using+a+free+electron+laser%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Imaging the He2 quantum halo state using a free electron laser.</a> PNAS. 113 (51), 14651-14655 (2016).</li>
<li>Pitzer, M., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-4075/49/23/234001">Stereochemical configuration and selective excitation of the chiral molecule halothane.</a> J. Phys. B.: At. Mol. Opt. Phys. 49 (23), 234001(2016).</li>
<li>Hine, J., Dowell, A. M., Singley, J. E. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01583a062">Carbon Dihalides as Intermediates in the Basic Hydrolysis of Haloforms: IV Relative Reactivities of Haloforms.</a> J. Am. Soc. Chem. 78, 479-482 (1956).</li>
<li>Wales, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900211021528">A coincidence detection algorithm for improving detection rates in coulomb explosion imaging.</a> Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. A. 667, 11-15 (2012).</li>
<li>Kastirke, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Konstruktion+und+Aufbau+einer+UHV-tauglichen+COLTRIMS-Kammer%22">Konstruktion und Aufbau einer UHV-tauglichen COLTRIMS-Kammer</a>. , Goethe-University Frankfurt. Master Thesis (2014).</li>
<li>Calegari, F., et al. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-4075/49/14/142001/meta">Charge migration induced by attosecond pulses in bio-relevant molecules.</a> J. Phys. B.: At. Mol. Opt. Phys. 49 (14), 142001(2016).</li>
<li>Gaie-Levrel, F., Garcia, G. A., Schwell, M., Nahon, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((VUV+state-selected+photoionization+of+thermally-desorbed+biomolecules+by+coupling+an+aerosol+source+to+an+imaging+photoelectron%2Fphotoion+coincidence+spectrometer%3A+case+of+the+amino+acids+tryptophan+and+phenylalanine%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">VUV state-selected photoionization of thermally-desorbed biomolecules by coupling an aerosol source to an imaging photoelectron/photoion coincidence spectrometer: case of the amino acids tryptophan and phenylalanine.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 7024-7036 (2010).</li>
<li>Ablikim, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+absolute+geometries+of+cis+and+trans+molecular+isomers+by+Coulomb+Explosion+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Identification of absolute geometries of cis and trans molecular isomers by Coulomb Explosion Imaging.</a> Sci. Rep. 6, 38202(2016).</li>
</ol>

الكتاب يعلن لا تضارب المصالح.

بسبب مجموعة متنوعة المكونات، يتطلب برنامج إعداد كولتريمس مستوى عال بدلاً من الخبرة الفنية، لا سيما في مجالات تقنية الشفط، والكشف عن الجسيمات، وتحليل سريع للإلكترونيات والبيانات. قبل أن انتقل إلى التحقيق في الأنواع المعقدة، فإنه يجب وبالتالي دقة التحقق إذا كان الإعداد قيد التشغيل بشكل صحيح، مثلاً بإجراء وتحليل قياس على أنواع دياتوميك أو ترياتوميك.
الاستفادة المثلى من كثافة ومدة نبضات الليزر والتداخل مع الطائرة النفاثة الجزيئية ضروري لتحقيق العديد من أحداث التأين متعددة قدر الإمكان. كما...

شرليتي هو سمة من سمات طبيعتنا التي تم الباحثين رائعة لأكثر من 150 عاماً. في 19th القرن، باستور، هوف van't وآخرين اكتشف أن جزيئات يمكن أن تحدث في هذين الهيكلين صورة طبق الأصل ليست سوبر مفروضة-مثل دولنا اليسرى واليد اليمنى. هذه الخاصية سمي 'مراوان'، من اليونانية كلمة 'اليد'.
وحتى الآن تم العثور على أي اختلاف في الخصائص الحرارية أو في مستويات الطاقة من أشكال اليد اليسرى واليمنى (اثنين 'متبلور مضاد'). بغية تحليل استخدام إحدى اليدين لنموذج معين وفصل متبلور مضاد، يمكن استخدام التفاعل مع جزيئات مراوان أخرى، كما هو الحال على سبيل المثال في مختلف النهج تشروماتوجرافيكال. 1 تستخدم أساليب تشيروبتيكال مثل تلوانيه دائرية (الذبذبات) والقرص المضغوط (V) والتشتت البصري الدنمارك، ORD، بشكل روتيني للتمييز بين متبلور مضاد. 2
عندما يتعلق الأمر بتحديد بنية مجهرية، هذه التقنيات تتطلب الحصول على معلومات إضافية، على سبيل المثال من حسابات الكم والكيميائية. الأسلوب الوحيد المقبول على نطاق واسع لتحديد التكوين المطلق مباشرة من الشاذ حيود الأشعة السينية. 3
لقد ثبت مؤخرا أن التكوين المطلقة من الأنواع مراوان بسيطة يمكن تحديده من خلال "التصوير كولومب الانفجار". 4 , 5 في هذا النهج، الجزيئات في الطور الغازي يتم ضرب المتأين حيث أن النوى المتبقية بشدة صد كل للآخر. هذا التنافر يؤدي إلى تجزئة سريع (الانفجار) للجزيئات. الاتجاه وحجم ربط مومنتثم يفتت الهيكل للجزيء – للجزيئات الصغيرة، تتوافق مع التوجيهات الزخم المثير للدهشة كذلك على المحاور السندات. كانت رائدة "كولومب الانفجار" لتحديد التركيبة الجزيئية باستخدام الحزم الأيونية الجزيئية من 'مسرع'. 6 تقنية رقائق شعاع هذه الآونة الأخيرة كما تم تطبيقها للتعرف على مراوان. 7
خلافا شاذا حيود الأشعة السينية، يجب إلا يكون العينة بلوري بل منصوص عليه في الطور الغازي. وهذا يجعل النهج "الانفجار كولومب" مثالية للأنواع المتقلبة وهكذا يكمل حيود الأشعة السينية. وفي بعض الحالات، لا يمكن تحديد استخدام إحدى اليدين حتى للجزيئات الفردية.
في الممارسة العملية، قد ثبت إعادة الضبط في بنية جزيئية صعبة حتى بالنسبة لمشتقات الميثان، مثل جزيئات الكربون مركزية وسوبستيتوينتس المختلفة. يعزى ذلك إلى حقيقة أن التفاعل بين الأجزاء ليست بالضبط كولومبيك وأن كسر السندات ليست كلها في وقت واحد. للحصول على معلومات تركيبية، لا سيما أن نميز بين متبلور مضاد، هذا التعمير لحسن الحظ غير ضروري. بدلاً من ذلك، يمكن أن يرتبط ناقلات الزخم من أجزاء مختلفة تسفر عن كمية متميزة للجزيئات اليد اليسرى واليمنى. للحصول على نتائج يمكن الاعتماد عليها، أن مالا يقل عن أربعة بلغة مومنتثم تسجيلها.
لقياس هذه المعلومات الزخم، بالشظايا من واحد – وواحد فقط – الجزيئية تفكك يمكن اكتشافها في خطوة واحدة قياس. هذا الشرط وعادة ما يشار إلى 'كشف تزامنت'. وباﻹضافة إلى ذلك، اتجاهات الانبعاثات يجب أن يتم تحليلها، التي تؤثر على المبالغ في الممارسة العملية لتسجيل الوقت والموقف من الجزء في تنسيق بيانات وضع قائمة.
في الفيزياء الذرية والجزيئية، استحدثت تقنيات تنفيذ هذا النهج للقياس باستخدام الطيف الكهربائي كاشفات المتعددة ضرب الانفصال وتراعي الوقت والموقف الجماعي. هو أبرز مثال على الإعداد كولتريمس (الباردة الهدف نكص أيون الزخم التحليل الطيفي) – المعروف أيضا "رد فعل المجهر". 8 , 9 رسماً تخطيطياً لهذا النوع من التجربة ويرد في الشكل 1. خلافا كولتريمس قياسية التي يمكن أن تسجل الإلكترونات، وكذلك، "كولوم الانفجار التصوير" يتطلب الكشف عن أيون فقط.
مطياف والكاشف هي التي شنت تحت الفراغ فائقة (&#60; 1 × 10-9 hPa) لتجنب إنشاء أيونات من الغاز المتبقية. جزيئات مفردة من العينة التي ترد عن طريق طائرة جزيئية حرة غازية الناجمة عن التوسع الأسرع من الصوت: حكم ضغط البخار، توسيع الجزيئات من خلال فوهة صغيرة (حوالي 50 ميكرومتر القطر) في الفراغ. يتم فصل هذا الجزء من التجربة، دائرة المصدر، من منطقة التفاعل كاشطات عادة اثنين ومراحل ضخ متفاوتاً. إضافية الأثران ضخ قسم يقع خلف منطقة التفاعل تفريغ الطائرة النفاثة غازات، وبالتالي تجنب الغاز الخلفية في منطقة التفاعل.
بالإشعاع المؤين يتقاطع مع الطائرة النفاثة الجزيئية تحت 90°. معظم المختبرات في الوقت الحاضر استخدام نبضات الليزر femtosecond، على الرغم من أن الإشعاع السنكروتروني، سرعة الأيونات أو تأثير إلكترون 'القذائف' ممكن للحث على "الانفجار كولومب".
البروتوكول التالي يجعل افتراض أن تشغيل برنامج إعداد لتصوير تزامنت الأيونات وليزر femtosecond متاحة في المعمل. يجب أن تكون كثافة الذروة بحاجة لحمل "كولومب الانفجار" إلى شظايا أربع أو خمس حتى يقارب 6 × 1014 ث/سم2. لتجنب قياسات طويلة جداً، ينبغي أن يكون معدل تكرار الليزر 10 كيلو هرتز أو أكثر. وهذا بالغ الأهمية لأنه، من ناحية، تزامنت الكشف يمكن فقط التأكد إذا كان إلى حد كبير احتمال التجزؤ في تركيز الليزر أقل من واحد لكل نبض الليزر (ومن الناحية المثالية لا تزيد عن 10%). سعر التجزئة الإجمالية، من ناحية أخرى، لا ينبغي أقل من كيلو هرتز قليلة نظراً لأن حصة المسارات مولتيفراجمينتيشن ذات الصلة عادة أقل من 10-4. حقيقة أنها مشجعة، تجدر الإشارة إلى أن في مبدأ الفعل حدثاً تجزئة واحدة كافية لتحديد التكوين عينة انانتيوبوري، ويسمح هذا الكشف عن بضع مئات لتحديد الوفرة من متبلور مضاد في عينة تكوين الأجزاء غير معروف.

<table><tbody><tr><td>CHBrCl2</td><td>SigmaAldrich</td><td>139181-10G</td><td>أو غيرها من عينة مناسبة</td></tr><tr><td>من نظام ليزر الفيمتو ثانية</td><td>KMLabs</td><td>Wyvern500</td><td></td></tr><tr><td>مرايا عالية الانعكاس</td><td>EKSMA</td><td>042-0800</td><td></td></tr><tr><td>يتصاعد المرآة</td><td>نيوبورت</td><td>U100-A-LH-2K & nbsp ؛ &nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>مرآة التركيز البؤري (الفضة المحمية ، f = 75 مم)</td> <td>Thorlabs &nbsp ؛</td><td>CM254-075-P01</td> <td>(إن وجد: f = 60 مم)</td></tr> <tr><td>مطياف COLTRIMS ، بما في ذلك الإلكترونيات ونظام الحصول على البيانات</td><td>RoentDek</td><td>المخصص</td><td>على عكس COLTRIMS القياسي ، هناك حاجة إلى كاشف واحد فقط</td></tr></tbody></table>

تصوير الانفجار كولومب كأداة للتمييز بين الفراغية

Coulomb Explosion Imaging as a Tool to Distinguish Between Stereoisomers

يوضح هذا المقال كيف يمكن استخدام كولتريمس (الباردة الهدف نكص أيون الزخم التحليل الطيفي) أو تقنية "رد فعل المجهر" للتمييز بين متبلور مضاد (الفراغية) الأنواع مراوان بسيطة على مستوى الجزيئات الفردية. في هذا النهج، يتوسع في فراغ غرفة طائرة الجزيئات غازية العينة ويتقاطع مع نبضات ليزر femtosecond (خ). كثافة عالية من البقول يؤدي إلى سرعة التأين متعددة، تشعل "انفجار" ما يسمى كولومب التي تنتج عدة أجزاء (مشحونة بشكل إيجابي) الموجبة. حقل الكتروستاتي أدلة هذه الكاتيونات على كاشفات تراعي الوقت والموقف. شبيه وقت الطيران مطياف كتلة، وقت وصول كل أيون تعطي معلومات عن كتلته. كفائض، يتم ضبط الحقل الكهربائي في طريقة باتجاه الانبعاثات والطاقة الحركية بعد تجزئة تؤدي إلى اختلافات في الوقت الطيران وفي الموقف أثر على الجهاز.
ينشئ كل تأثير أيون إشارة إلكترونية في الكاشف؛ هذه الإشارة هو معاملة إلكترونية عالية التردد وتسجيل الحدث بالحدث باستخدام كمبيوتر. تتوافق مع البيانات المسجلة إلى إضعاف تأثير ومواقف. مع هذه البيانات، يمكن حساب الطاقة واتجاه الانبعاث لكل جزء. هذه القيم مرتبطة بالخصائص الهيكلية للجزيء قيد التحقيق، أي إلى أطوال السندات والمواضع النسبية للذرات، مما يسمح بتحديد جزيء بجزيء الطغيان الأنواع مراوان بسيطة وإضافة ميزات أخرى.

في هذا الجزء، نعرض النتائج التي تم الحصول عليها هالوميثانيس. هذه الأنواع مثالية لتجارب إثبات لمبدأ سبب البساطة وارتفاع ضغط البخار. وفي الوقت نفسه، تم التحقيق هالوثان الأنواع أكثر تعقيداً تستخدم الفوتونات لينة-إكس-رأي واحد من مصدر السنكروتروني للحث على التأين متعددة. 14
تشبركلف
بروموتشلوروفلوروميثاني (تشبركلف) مثال الكتب المدرسية لجزيئات مراوان م...

للأنواع الصغيرة من مراوان، "تصوير الانفجار كولومب" يقدم نهجاً جديداً لتحديد استخدام إحدى اليدين الجزيئات الفردية.

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

الهدف العام من هذه التجربة هو استخدام انفجار كولوم لتصوير التوجه الفراغي (handedness) للجزيئات الفردية في الحالة الغازية. وتعد هذه الطريقة نهجاً جديداً لمعالجة أسئلة هامة في الكيمياء الفراغية. وبشكل خاص، تتيح هذه الطريقة تحديد التوزيع المطلق للأنواع الكيرالية الصغيرة وديناميكياتها المستحثة ضوئياً.تتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية في إمكانية تسجيل الطاقة واتجاه انبعاث جميع شظايا الشحنات الناتجة عن التفكك الجزيئي بالتزامن. لقد قمنا بتطوير تقنية التصوير متعدد التزام هذه على مدى فترة تزيد عن 25 عاماً لمعرفة المزيد عن أسرار الكيمياء الفراغية وقياسها على أساس الجزيئات الفردية. ويتمثل جوهر التجربة في إعداد للتصوير المتزامن للأيونات وليزر الفيمتو ثانية، مثل جهاز COLTRIMS هذا.يدخل شعاع ليزر الفيمتو ثانية من غرفة مجاورة. توضح هذه الرسوم المتحركة المبادئ الأساسية لتقنية COLTRIMS. يدخل شعاع جزيئي إلى غرفة التفريغ عبر فوهة وأداة قشط (skimmer).يتقاطع شعاع ليزر مع الشعاع الجزيئي بزاوية قائمة، مما يؤدي إلى التأين والتجزئة اللاحقة. يقوم المجال الكهربائي في المطياف بتوجيه الأيونات إلى الكاشف حيث يتم تسجيل أوقات ومواقع ارتطامها. قم بتجهيز الإعداد للتشغيل وتحقق من التفريغ في غرفة التفاعل.يجب أن يكون الضغط أقل من 10⁻⁹ هيكتوباسكال. مع تشغيل الليزر وبكثافة منخفضة، قم بإجراء محاذاة الشعاع. تأكد من دخول الشعاع إلى غرفة التجربة وانعكاسه من مرآة التركيز الخاصة بالغرفة.استخدم بطاقة حزمة للتحقق من تطابق الحزمتين الواردة والصادرة مكانياً. قم بحجب حزمة الليزر قبل المتابعة. استعد لتشغيل وحدات تزويد الطاقة الخاصة بالمطياف والكاشف.أولاً، قم بإيقاف تشغيل مقاييس الفراغ في غرفة التفاعل. بعد ذلك، قم بتوصيل مخرج الإشارة المضخمة للصفائح ذات القنوات الدقيقة بجهاز رسم تذبذبي سريع. الآن قم بتشغيل مصادر طاقة الجهد العالي للكاشف والمجال الكهربائي في المطياف.عُد إلى العمل باستخدام شعاع الليزر عن طريق إلغاء حظره أولاً. جهّز مرشح استقطاب قابلاً للتدوير لضبط شدة الشعاع. ضع مقياس القدرة في مسار الشعاع قبل الغرفة مباشرةً واستخدم المرشح لضبط شدة الشعاع لتكون أقل من 10¹⁴ وات لكل سنتيمتر مربع.بالنسبة لهذا الإعداد، يتوافق ذلك مع 100 milliwatts على مقياس القدرة. قم بإزالة مقياس القدرة ومراقبة أثر راسم الإشارات. من الضروري التحقق من جودة الإشارة وإعدادات الكاشف.إذا تم تسجيل قدر كبير من الضوضاء، يصبح من الصعب جداً العثور على التطابقات الحقيقية. يجب أن يكون تردد الإشارة حوالي 5% من معدل تكرار الليزر. كما يجب أن تحتوي الإشارة على ذروة واحدة تبلغ عدة مئات من الميلي فولت دون أي رنين.يجب ألا يتجاوز عرض الإشارات الصادرة من لوحة القنوات الدقيقة 10 nanoseconds. انتقل الآن إلى برنامج الحصول على البيانات، وقم بعرض صورة للكاشف، والتي يجب أن تظهر كدائرة بها بقعة منتشرة في مركزها ناتجة عن الليزر.في هذه المرحلة، قم بتوفير ضغط قدره one bar من غاز الأرجون من أسطوانة غاز ليكون مصدراً للنفاث الغازي. راقب صورة الكاشف مباشرةً في برنامج الحصول على البيانات أثناء ضبط مرآة التركيز. إذا ظهرت بقعة ضيقة، فهذا يعني أنه تم تحديد منطقة التداخل بين النفاث الجزيئي وشعاع الليزر.الهدف هو تحقيق أقصى قدر من تداخل شعاع النفاث وزيادة عدد العدات في بقعة النفاث. بعد تحسين تداخل شعاع النفاث، قم بتحضير العينة لاستخدامها في التجربة. هذه العينة موجودة بالفعل في أسطوانة متوافقة مع التجهيزات.أولاً، قم بتبريد الأسطوانة في النيتروجين السائل لمدة تتراوح من دقيقة إلى دقيقتين لتجنب فقدان العينة. قم بتوصيل الأسطوانة المبردة بنظام النفث وأحكم الربط لضمان عدم تسرب الهواء (مانع للتفريغ). بعد ذلك، افتح الصمام لتفريغ النظام لبضع ثوانٍ لإزالة الهواء.انتظر حتى تعود العينة إلى درجة حرارة الغرفة قبل فتح الصمام المؤدي إلى فوهة النفث. يجب أن يزداد الضغط في غرفة المصدر. عد إلى برنامج الحصول على البيانات.تحقق من خلال الكمبيوتر من أن بقعة النفث لا تزال مرئية، وحدد القمم الأكثر بروزاً في طيف زمن الطيران. استمر في العمل باستخدام برنامج الحصول على البيانات. ولإجراء التحليل، قم برسم مخطط باستخدام زمن الطيران لأول أيون تم اكتشافه على المحور السيني (x-axis) وزمن الطيران للثاني أيون تم اكتشافه على المحور الصادي (y-axis).عندما يتم اكتشاف شظيتين بالتزامن، تظهران كمناطق ذات تعدادات عالية. وإذا كان مجموع كتلتي الشظيتين يساوي كتلة الجسيم الأصل، فإنهما تحققان قانون حفظ الزخم وتظهران كخطوط قطرية حادة. قم بإجراء تحليل زمن الطيران لأربعة جسيمات باستخدام مخطط يتم إنشاؤه عن طريق جمع أزمنة الطيران للضربتين الأولى والثانية لاستخدامها كقيمة للمحور x، وجمع أزمنة الطيران للضربتين الثالثة والرابعة لاستخدامها كقيمة للمحور y.تكشف مواضع وأشكال الهياكل الناتجة عن معلومات تتعلق بالكتل والزخم. اضبط قدرة الليزر بحيث يتم تحسين عدد العدات في الطيف. عند تحسين معدل التفكك ذي الصلة، يجب أن نضع في الاعتبار ألا يتجاوز المعدل الإجمالي 10% من معدل تكرار الليزر لتجنب حدوث تطابقات خاطئة.هذه البيانات مستمدة من خليط راسيمي اصطناعي من مادة bromochlorofluoromethane. تظهر فقط الأحداث التي تم فيها تسجيل تفتت إلى خمسة أيونات أحادية الشحنة. يتم حساب المحور الأفقي باستخدام حاصل الضرب الثلاثي لمتجهات زخم أيونات الهالوجين.يوجد المتصاوغ المرآتي S على يسار المدرج التكراري، ويوضح المخطط بيانات الزاوية المرتبطة به. بينما يوجد المتصاوغ المرآتي R على يمين المدرج التكراري إلى جانب مخطط يوضح الزاوية الخاصة به.كان معدل تكرار الليزر 100 kilohertz واستغرق القياس حوالي 11 ساعة. يوضح هذا الرسوم المتحركة كيف يمكن استخدام بيانات متجه الزخم المسجلة للشظايا لتحويل اتجاهها العشوائي في النفاثات إلى نظام إحداثيات جزيئي. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك تصور عن كيفية إجراء تصوير انفجار كولوم باستخدام تقنية COLTRIMS.يتيح تسجيل متجهات الزخم لأربعة أو خمسة شظايا في حالة تطابق رؤية تفصيلية للجزيء. ومع ذلك، فإن استخلاص هذه المعلومات من البيانات الخام يتطلب جهداً كبيراً في خطوة التحليل. إن أسرار علوم الحياة في عالم الجزيئات تحدث على مقياس زمني يبلغ جزءاً من مليار من مليار من الثانية، ويمكن لطريقتنا الكشف عن هذه الديناميكيات السريعة وتصورها.

coulomb-explosion-imaging-as-tool-to-distinguish-between

Research

JoVE Journal

Chemistry

الكيمياء

يتم استخدام مزيج من ثلاثة واحد ليزر نابض قصيرة الطول الموجي لتوليد متماسكة لمكافحة ستوكس رامان نثر (السيارات) والسيارات ، مضاعفة الرنانة (DR - CARS). الفرق بين هذه الإشارات يوفر زيادة في الحساسية للخلاف من الصعب اكتشاف إشارات رامان متماسكة ، مما يتيح تصوير الذاريات رامان ضعيفة.

التصوير الفرق البنيات البيولوجية مع المضاعفة - الرنانة نثر المضادة للستوكس المتماسك رامان (سيارات)

الامتزاز قداس الطيف Electrospray التأين (DESI-MS) هو أسلوب المحيطة التي العينات، بما في ذلك الأنسجة البيولوجية، ولا يمكن تصوير مع إعداد العينات الحد الأدنى. من قبل إن تحريك عينة أدناه لجنة التحقيق التأين، ويوفر هذا الأسلوب القائم على رذاذ القرار المكانية كافية لتبين ملامح الجزيئية المصالح داخل أقسام الأنسجة.

التصوير من الأنسجة البيولوجية بواسطة الامتزاز Electrospray التأين الطيف الكتلي

نقدم تقنية تسمح بالفصل المكاني لمختلف المطابقين أو المجموعات الموجودة في شعاع جزيئي. ويستخدم منحرف كهربائي لفصل الأنواع بنسبة الكتلة إلى ثنائي القطب لحظة، مما يؤدي إلى إنتاج مجموعات مرحلة الغاز من مطابق واحد أو قياس الاستواء العنقودي.

الفصل المكاني للمتشكلات الجزيئية والتجمعات

نقدم بروتوكولا لإنشاء فيلم في الوقت الفعلي لحزمة موجة دورانية جزيئية باستخدام إعداد تصوير انفجار كولوم عالي الدقة.

التصوير المباشر مدفوعة الليزر فائق السرعة الجزيئية دوران

نقدم هنا، بروتوكولا لتصوير النانومترية الأنواع أنيونى. يتم سبر الأنيونات المتولدة في الخلاء ومفصولة بواسطة الطيف الكتلي باستخدام سرعة تعيين النانومترية التصوير، وتوفير تفاصيل شاردة ومستويات الطاقة المحايدة وشاردة ومحايدة بنية وطبيعة الدولة الإلكترونية شاردة.

تصوير النانومترية من الأنيونات يتضح من 310 نانومتر مفرزة و−

يعد مطياف الحركة الأيونية (IMS) مكملا مثيرا للاهتمام لقياس الطيف الكتلي لتوصيف الجزيئات الحيوية ، لا سيما لأنه حساس للأيزومريا. يصف هذا البروتوكول تجربة IMS (IMS / IMS) جنبا إلى جنب ، والتي تسمح بعزل الجزيء وتوليد ملفات تعريف التنقل لشظاياه.

استخدام مطياف حركة الأيونات الدورية لتجارب التنقل الأيوني الترادفي

تقارن هذه الورقة بشكل مباشر بين الدقة والحساسية وتباين التصوير لتشتت رامان المحفز (SRS) وتشتت رامان المضاد لستوكس (CARS) المتكامل في نفس منصة المجهر. تظهر النتائج أن CARS لديها دقة مكانية أفضل ، و SRS يعطي تباينات أفضل ودقة طيفية ، وكلتا الطريقتين لهما حساسية مماثلة.

مقارنة مباشرة بين تشتت رامان المحفز فوق الطيف ومجهر تشتت رامان المضاد للستوكس للتصوير الكيميائي

تم تطوير إطار تصوير فائق الطيفية متعدد الوسائط وسريع للحصول على صور توليد مجموع التردد الاهتزازي عريض النطاق (VSFG) ، جنبا إلى جنب مع طرائق التصوير من الجيل التوافقي الثاني (SHG). نظرا لتردد الأشعة تحت الحمراء الذي يتردد صداه مع الاهتزازات الجزيئية ، يتم الكشف عن المعرفة المورفولوجية الهيكلية المجهرية والميزوسكوبية للعينات المسموح بها بالتناظر.

التصوير الكيميائي الطيفي غير الخطي متعدد الوسائط باستخدام مجهر توليد مجموع التردد الاهتزازي للمسح الخطي

ووصف مجموعة من فحوصات اللونية المميزة للبروتين بسرعة، RNA، DNA، وإعادة ducing السكريات في عينات غير متجانسة الجزيئية البيولوجية المحتملة.

فحوصات اللونية السريعة للتمييز نوعيا RNA والحمض النووي في العينات البيولوجية

رصد في الوقت الحقيقي يسمح لتعظيم الاستفادة السريعة من ردود الفعل تنفيذها باستخدام معالجة الدفق المستمر. هنا يتم استخدام إعداد 3-acetylcoumarin كمثال على ذلك. يوصف جهاز لأداء في الموقع رامان الرصد، وكذلك الخطوات المطلوبة لتحسين التفاعل.

رصد في الوقت الحقيقي من ردود الفعل تنفيذها باستخدام معالجة التدفق المستمر: إعداد 3-Acetylcoumarin كمثال

اكتشف تقنية تصوير الانفجار كولومب لتحديد التكوين المطلق للجزيئات الكيرالية الصغيرة في الطور الغازي. تساعد هذه الطريقة المتقدمة الباحثين على دراسة الديناميكيات الضوئية بدقة عالية.

تصوير الانفجار كولومب كأداة للتمييز بين الفراغية

استكشف المزيد من الفيديوهات