종합적으로 활용되는 합계 주파수 생성(SFG) 진동 분광법은 중합체 및 생체 거시적 계면에서 일어나는 사슬 형태 순서 및 이차 구조 변화를 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다.
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이 논문에서
요약
초록
2차 비선형 광학 분광법으로서, 합계 주파수 생성(SFG) 진동 분광법은 다양한 표면과 인터페이스를 조사하는 데 널리 사용되어 왔습니다. 이 비침습적 광학 기술은 단층 또는 하위 단일층 감도로 국소 분자 수준 정보를 제공할 수 있습니다. 우리는 여기에서 거대 분자와 생체 거대 분자 둘 다를 위한 매장된 계면을 선택적으로 검출하는 방법에 대한 실험적인 방법론을 제공하고 있습니다. 이를 염두에 두고, 실크 섬유인의 계면 보조 구조와 모델 짧은 사슬 올리고뉴클레오티드 이중 을 둘러싼 물 구조가 논의된다. 전자는 체인 체인 중복 또는 공간 감금 효과를 나타내며, 후자는 물의 키랄 척추 상부 구조로 인한Ca2+ 이온에 대한 보호 기능을 보여줍니다.
서론
화 주파수 생성 (SFG) 진동 분광법의 개발은 30 년 전1,2. 계면 선택성 및 하위 단층 감도의 고유성은 SFG 진동 분광법을 물리학, 화학, 생물학 및 재료 과학 등의 분야에서 많은수의 연구자들이 평가하게 합니다 3,4 ,5. 현재 표면 및 인터페이스와 관련된 광범위한 과학적 문제가 SFG를 사용하여 조사되고 있으며, 특히 중합체 및 생체 거시 분자와 관련된 복잡한 인터페이스(예: 체인 구조 및 구조적 이완)에 대해 매장 된 폴리머 인터페이스, 단백질 이차 구조및 계면 물 구조 9,10,11,12,13,14, 1....
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프로토콜
1. SFG 실험
- Nd:YAG 레이저를 기반으로 펄스폭 ~20ps 및 주파수 50Hz의 기본 1064 nm 빔을 제공하는 상업용 피코초 SFG 시스템(재료 표)을 사용합니다.
- 기본 1064 nm 빔을 두 번째 및 세 번째 고조파 모듈을 사용하여 532 nm 빔과 355 nm 빔으로 변환합니다. 직접 입력 광 빔으로 532 nm 빔을 안내하고 광학 파라 메트릭 생성 (OPG)/ 광학 파라 메트릭 증폭 (OPA)를 통해 1000 ~ 4000cm-1의 주파수 범위를 포함하는 다른 입력 중간 적외선 (IR) 빔을 생성합니다. 차이 주파수 생성 (DFG) 프로세스.
- 두 입력 빔의 입사 각도를 표면 법선대비 각각 53°(IR) 및 64°(가시)로 설정합니다.
- 폴리머 계면 구조(필름/기판 인터페이스 또는 필름/기타 중간 인터페이스)를 감지하려면 ssp(s-편광 화주파수 빔, s편광 가시 광선 및 p 편광 적외선 빔) 및 ppp 편광 조합을 사용합니다.
- DNA를 둘러싼 계면 단백질 이차 구조 및 물 구조를 검출하기 위해, ssp 및 ppp 외에, 키랄 Spp 및 psp 편광 조합을 사용하였다.
- 시료가 손상되지 않도록 적외....
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결과
프로토콜 섹션의 프레넬 계수 부분에서는 이론적으로 한 번에 하나의 인터페이스만 선택적으로 감지하는 것이 가능하다는 것을 보여 주어 도모했습니다. 여기서, 실험적으로, 우리는 이 방법론이 그림 5 및 그림 6에 도시된 바와 같이 기본적으로 정확하다는 것을 확인하였다.
도 5는 ~150 nm PHEMA 하이드로겔 필름을 가진 물 침입 후 묻혀진 안면 PHEMA 구조를 나타내고 도 6은 ~430 nm PHEMA 하이드로겔 필름을 가진 물 속에서의 표면 구조를 나타낸다. 패널 A와 B는 두 수치에 대해 각각 CH 및 CO 범위에 해당합니다. 매장 된 인터페이스에서 관찰 된 모든 진동 피크는 날카롭고 선명합니다. 그 이유는 CaF2 기판이 매끄럽고 PHEMA.......
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토론
분자 수준에서 구조 정보를 조사하기 위해 SFG는 고유의 장점 (즉, 단층 또는 하위 단면 감도 및 계면 선택성)을 가지고 있으며, 이는 솔리드 / 솔리드, 솔리드 / 액체, 고체/가스, 액체/가스, 액체/액체 인터페이스. 장비 유지 보수 및 광학 정렬은 여전히 시간이 많이 걸리지만 표면 및 인터페이스에서 상세한 분자 수준 정보를 얻을 수 있다는 점에서 보수가 중요합니다.
프로빙 폴리(2-hydroxyethyl 메타크릴레이트) 솔루션의 표면 및 매장 인터페이스: 위에서 설명한 바와 같이 광야 계수를 조정할 수 있습니다. 이를 실험적으로 확인할 수 있습니다. CaF2 기판 표면이 매끄럽고 PHEMA 분자에 의해 침투 될 수 없기 때문에 기판과의 매설 된 인터페이스에서,이 인터페이스는 날카로운 것입니다. 그러나, 물과 표면에서, 물 분자 PHEMA 분자와 상호 작용 하 고 대량으로 확산 수 있습니다. 따라서이 인터페이스는 흐릿하고 매장 된 인터페이.......
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공개 사항
우리는 공개 할 것이 없습니다.
감사의 글
이 연구는 중국 의 기본 연구를위한 국가 핵심 개발 프로그램 (2017YFA0700500)과 중국의 국립 자연 과학 재단 (21574020)에 의해 지원되었다. 중앙대학의 기초연구기금, 강소고등교육기관(PAPD)의 우선학술프로그램 개발사업과 국립실험생물의학공학시범센터 교육 (동남 대학) 또한 크게 평가했다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 1,2-디팔미토일-sn-글리세로-3-포스포콜린(DPPC) | 아반티 폴라 지질(Avanti Polar Lipids, Inc.) | 850355P-1g | |
| 무수 에탄올 | Sinopharm 화학 시약 Co., Ltd | 100092680 | ≥ 99.7% |
| CaF2 프리즘 | Chengdu YaSi Optoelectronics Co., Ltd. | ||
| 염화칼슘 무수 | Sinopharm 화학 시약 Co., Ltd | 10005817 | ≥ 96.0% |
| 중수소화 DPPC(d-DPPC) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 860345P-100mg | |
| 전자기 오븐 | Zhejiang Supor Co., Ltd | C21-SDHCB37 | |
| Langmuir-Blodgett (LB) 트로프 | KSV NIMA Co., Ltd. | KN 2003 | |
| 리튬 브로마이드 무수 | Sinopharm 화학 시약 Co., Ltd | 20056926 | |
| Milli-Q 합성 시스템 | Millipore | 초순수 | |
| 플라즈마 클리너 | Chengdu Mingheng Science& (주)테크놀로지 | PDC-MG | 산소 플라즈마 세정 |
| 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트) (PHEMA) | Sigma-Aldrich Co., LLC. | 192066 MSDS | Mw = 300 000 |
| 폴리스티렌 | 시그마-알드리치 Co., LLC. | 330345 MSDS | Mw = 48 kDa 및 Mn = 47 kDa |
| 실크 고치 | Bombyx mori의 | ||
| 올리고뉴클레오타이드의 단일 상보적 가닥 | Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd. | H03596 | 5'-CGAAGGCTTCCAGCT-3' |
| 올리고뉴클레오티드 단일 가닥 | 난징 Genscript 생명공학 Co., Ltd. | H04936 | 콜레스테롤-트리에틸렌 글리콜(Chol-TEG)에 의해 변형된 3¢-end (5¢-GCTTCCGAAGGTCGA-3¢) |
| 탄산나트륨 무수 | Sinopharm 화학 시약 Co., Ltd | 10019260 | ≥ 99.8% |
| 스핀 코터 | 중국과학원 마이크로일렉트로닉스 연구소 | KW-4A | ploymer 필름의 prepartion을 위해 |
| 스텝 프로파일러 | Veeco | DEKTAK 150 | 필름 두께 측정용 |
| SFG(Sum Frequency Generation) 진동 분광법 시스템 | EKSPLA | 상업용 피코초 SFG 시스템 |
참고문헌
- Shen, Y. R. Optical Second Harmonic Generation at Interfaces. Annual Review of Physical Chemistry. 40, 327-350 (1989).
- Shen, Y. R. Surface properties probed by second-harmonic and sum-frequency generation. Nature. 337, 519-525 (1989).
- Lu, X....
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