En introduksjon til behandling, tilpasning og tolkning av forbigående absorpsjonsdata

Summary

Denne protokollen er en nybegynners inngang til behandling, tilpasning og tolkning av forbigående absorpsjonsspektra. Fokuset i denne protokollen er utarbeidelse av datasett, og tilpasning ved hjelp av både enkeltbølgelengdekinetikk og global levetidsanalyse. Utfordringer knyttet til forbigående absorpsjonsdata og tilpasning av disse diskuteres.

Abstract

Transient absorpsjon (TA) spektroskopi er en kraftig tidsløst spektroskopisk metode som brukes til å spore utviklingen av eksiterte tilstandsprosesser gjennom endringer i systemets absorpsjonsspektrum. Tidlige implementeringer av TA var begrenset til spesialiserte laboratorier, men utviklingen av kommersielle nøkkelferdige systemer har gjort teknikken stadig mer tilgjengelig for forskningsgrupper over hele verden. Moderne TA-systemer er i stand til å produsere store datasett med høy energisk og tidsmessig oppløsning som er rike på fotofysisk informasjon. Imidlertid kan behandling, tilpasning og tolkning av TA-spektra være utfordrende på grunn av det store antallet eksiterte tilstandsfunksjoner og instrumentelle artefakter. Mange faktorer må vurderes nøye ved innsamling, behandling og tilpasning av TA-data for å redusere usikkerheten om hvilken modell eller sett med tilpasningsparametere som best beskriver dataene. Målet med dataforberedelse og tilpasning er å redusere så mange av disse fremmede faktorene samtidig som dataene bevares for analyse. I denne metoden får nybegynnere en protokoll for behandling og forberedelse av TA-data, samt en kort introduksjon til utvalgte tilpasningsprosedyrer og modeller, spesielt enkeltbølgelengdetilpasning og global levetidsanalyse. En rekke vanlige utfordringer knyttet til dataforberedelse og metoder for å håndtere dem kommenteres, etterfulgt av en diskusjon av utfordringene og begrensningene ved disse enkle tilpasningsmetodene.

Introduction

Transient absorpsjon (TA) spektroskopi er en tidsoppløst spektroskopisk teknikk som overvåker utviklingen av fotoeksiterte arter gjennom tidsavhengige endringer i absorpsjonsspekteret etter eksitasjon med en lyspuls. Fordi TA er en absorberende teknikk, kan spektroskopiske signaler som oppstår fra tilstander som gjennomgår både strålingsoverganger (dvs. tilstander som vanligvis avgir en foton) og ikke-strålingsoverganger (tilstander som vanligvis er ikke-fluorescerende og gjennomgår intern konvertering, intersystemkryssing eller deltar i fotoreaksjoner) identifiseres og deres utvikling fulgte ^1,2. Avhengig av spesifikasjonene til eksitasjonskilden og deteksjonsmetoden, gir TA tilgang til kinetikk fra femtosekunder til utover mikrosekunder og fra UV til langt IR, noe som gjør det til et allsidig spektroskopisk verktøy. Kommersialisering av TA-spektrometre har avansert betydelig de siste tiårene, noe som fører til at flere laboratorier og fasiliteter har tilgang til denne kraftige teknikken².

Moderne TA-systemer er i stand til å produsere store datasett med høy energisk og tidsmessig oppløsning. Datasettene har vanligvis form av en 2D-matrise av transmisjons- eller absorbansdifferansverdier som en funksjon av bølgelengde og tidsforsinkelse i forhold til eksitasjonspulsen. Dette datasettet kan sees på som et todimensjonalt varmekart eller et tredimensjonalt topografisk kart. Tolkningen av disse dataene har blitt mer kompleks ettersom forskere streber etter å inkludere hele datasettet når de genererer tilpasninger som best beskriver deres system av interesse³.

Selv om TA kan dekke et bredt spekter av bølgelengder og tidsskalaer, fokuserer denne protokollen på en av de mest tilgjengelige formene⁴: bredbåndsspektroskopi i det UV-synlige området drevet av en femtosekund pulserende laser. Et skjematisk ^5,6 av et slikt instrument er gitt i figur 1. Eksperimentet begynner med å ta en puls fra laseren og dele den i to kopier. En kopi av pulsen, kalt "pumpen", brukes til å opphisse prøven. En enhet som en optisk parametrisk forsterker (OPA) brukes vanligvis til å transformere pumpepulsen til ønsket eksitasjonsbølgelengde ^5,7. Den andre kopien av pulsen, kalt "sonden", går inn i et mekanisk forsinkelsestrinn, som kan variere tidsforsinkelsen mellom pumpen og sondepulsene ved å variere avstanden pulsen reiser. Sondepulsen med én bølgelengde transformeres deretter til et hvitt lyskontinuum ved hjelp av en safir eller kalsiumfluorid (CaF₂) krystall⁸. Den hvite lyspulsen føres gjennom prøven, og spekteret måles ved hjelp av en bredbåndsdetektor som et CCD-kamera (Charge-Coupled Device). Ved å måle endringer i spekteret til hvitlyspulsen med og uten pumpen, kan endringer i prøvens absorpsjonsspektrum indusert av pumpen, ΔA (T), måles. Interesserte lesere er rettet mot denne nyttige anmeldelsen⁹ for mer informasjon om deteksjonsprosessen.

I alle former for TA-spektroskopi beregnes ΔA (t) spektra ved å ta forskjellen mellom grunntilstandsabsorpsjonen,_A-sonden, og den for den eksiterte tilstanden, A_{pumpe + sonde}, ved en gitt tidsforsinkelse, t, mellom de to pulsene ^2,5,9,10.

(1)

Merk at en_sonde er ekvivalent med prøvens steady-state absorpsjonsspektrum og er tidsuavhengig; eksperimentets tidsoppløsning oppstår fra forsinkelsen mellom pumpen og sonden fanget i A_{pumpe + sonde} (t). En simulering av disse dataene er vist i figur 2A.

I motsetning til steady-state absorpsjonsspektra kan TA-spektra ha både positive og negative egenskaper på grunn av forskjellen tatt i ligning 1. Positive egenskaper er resultatet av nye absorberende arter skapt av pumpepulsen og kan representere eksiterte kromofortilstander, tripletttilstander, geometriske omlegginger, løsningseffekter eller fotoprodukter med eksitert tilstand³. Generelle retningslinjer for å identifisere disse egenskapene og tilordne dem til kjemiske arter vil bli presentert i diskusjonen. Negative trekk kan oppstå fra enten grunntilstandsblekemiddel (GSB) eller stimulert utslipp (SE) (figur 2B). GSB skyldes tap av bakketilstandspopulasjon etter absorpsjon av pumpepulsen. Molekyler fremmet til den opphissede tilstanden absorberer ikke lenger i samme region som deres grunntilstand; derfor absorberes mindre av sondepulsen, og forskjellen i ligning 1 kan være negativ i den regionen. GSB er preget av å ha samme spektrale form som grunntilstandsabsorpsjonen, men med motsatt fortegn. SE-signaler skyldes utslipp fra en eksitert tilstandsart stimulert av sondepulsen³. Utslipp fra disse artene resulterer i at mer lys når detektoren, noe som tilsvarer å ha mindre absorpsjon ved disse bølgelengdene. SE-signalet vil ha en lignende spektralform som artens spontane emisjonsspektrum, men med negativt fortegn og en annen frekvensvekting¹⁰.

I tillegg til informasjon om eksiterte tilstandsarter, kan TA-spektra inneholde en rekke artefakter og fremmede trekk som kan forvrenge den underliggende dynamikken og skjule tildelingen av absorpsjonsbånd¹¹. Feil behandling av disse artefaktene i dataforberedelsen og analysen kan føre til anvendelse av upassende fotofysiske modeller på dataene og følgelig til misvisende konklusjoner¹¹. Derfor fokuserer den første delen av denne protokollen på hvordan du skal behandle TA-datasett på riktig måte etter at de er samlet inn. Målet med denne delen er å gi forskere som er nye for TA, et sett med retningslinjer som vil bidra til å utvikle en intuisjon og takknemlighet for streng forberedelse og behandling av dataene sine.

Etter at et datasett er behandlet, er en mengde verktøy og modeller tilgjengelige for å tilpasse og tolke spektrene med ulike nivåer av kompleksitet og strenghet¹⁰. Målet med den andre delen av denne protokollen er å forberede leseren til å bruke enkeltbølgelengdetilpasning og global analyse på data og å gi veiledning om når disse modellene er hensiktsmessige for å beskrive dataene sine. Kommersiell programvare er nå lett tilgjengelig for å forberede og behandle TA-data, for eksempel Surface Xplorer^12,13 fra Ultrafast-systemer (gratis å laste ned og bruke, se Materialfortegnelse). Andre gratis alternativer har blitt utgitt av akademiske forskere, for eksempel Glotaran¹⁴. Glotaran er et gratis program utviklet for global og målanalyse av tidsoppløste spektroskopi- og mikroskopidata. Den fungerer som et grafisk brukergrensesnitt (GUI) for R-pakken TIMP¹⁴. I tillegg kan brukere bruke programmeringsspråk som Python til å skrive sine egne koder som utfører analysen. Hver av disse tilpasningsprogramvarene og programmeringsløsningene har positive egenskaper som gjør dem til viktige bidrag. For formålet med denne studien kan vi bare presentere en programvare for den visuelle komponenten av denne aktiviteten. En grundig diskusjon av hver tilpasningsprogramvare er utenfor omfanget av denne artikkelen.

Denne artikkelen gir en trinnvis prosedyre for (1) behandling av TA-data, (2) tilpasning av TA-data ved hjelp av kinetikk med én bølgelengde og global analyse, og (3) ekstrahering av data og tilpasning til andre modeller. Et sett med representative TA-data er inkludert for leseren å bruke som praksis (tilleggsfil 1 og tilleggsfil 2). Dataene er en måling av en 165 μM prøve av 1, 4-bis (5-fenyloksazol-2-yl) benzen (POPOP) i etanol eksitert ved 330 nm og samlet over et område på -5 ps til 5,5 ns. I tillegg ble en "blank" prøve som bare inneholdt etanol og ingen prøve samlet under de samme eksperimentelle forholdene over et område på -5 ps til 5 ps, som brukes til å forberede dataene for montering (trinn 1). Spektra ble samlet inn ved hjelp av et ultrafast forbigående absorpsjonsspektrometer. Prøven ble inneholdt i en 2 mm veilengde kyvette og utsatt for konstant omrøring. Behandlings- og tilpasningsprosedyren som er beskrevet, er basert på Surface Xplorer-programvaren som passer til data i *.ufs-formatet, og det vil her bli kalt "tilpasningsprogrammet". Programmer for konvertering av datasett i andre formater til *.ufs-filer er tilgjengelige¹⁵. Selv om detaljene i denne protokollen er spesifikke for Surface Xplorer, er trinnene som følger generaliserbare til enhver programvarepakke, kommersiell eller hjemmebygd. I tillegg kan resultatene av databehandlingen trekkes ut og passe ved hjelp av disse andre programvarepakkene. En støttende informasjonsfil (tilleggsfil 3) gir ytterligere råd om tilpasning.

Protocol

1. Klargjøre data for tilpasning

1. Last inn SAMPLE-datasettet i tilpasningsprogramvaren. Data vises som vist i tilleggsfigur 1.
2. Når spredt eksitasjonslys er til stede i det optiske deteksjonsvinduet i eksperimentet, bruker du alternativet Trekk fra spredt lys (tilleggsfigur 2). Hvis det ikke finnes noe spredt eksitasjonslys i dataene, går du videre til trinn 1.5.
   MERK: Spredt lys observeres oftest når eksitasjonsbølgelengden faller innenfor det optiske vinduet. Spredt lys vises som en skarp negativ (blekemiddel) funksjon ved eksitasjonsbølgelengden (eller en diffraksjonsrekkefølge, eller bølgelengde produsert i OPA) som ikke varierer med tiden.
3. Klikk på Surface-menyen , og klikk deretter på alternativet Subtrahere Scattered Light (tilleggsfigur 2). Et nytt vindu vises.
4. I det nye vinduet klikker du på pilknappene for å angi antall bakgrunnsspektra til gjennomsnittet (tilleggsfigur 3) for å utføre bakgrunnskorrigering. Bruk av ti spektra gir et godt utgangspunkt og antallet kan justeres etter ønske. Klikk på Godta for å utføre subtraksjonen (fortsett til trinn 1.7).
   MERK: Bakgrunnsspektra trekkes fra de første spektrene som er tilstede i datasettet og beveger seg deretter fremover midlertidig ved hjelp av så mange bakgrunnsspektra som nødvendig for å gi gjennomsnitt av bakgrunnssignalet; Imidlertid vil bruk av for mange begynne å bruke spektra som inneholder signalet av interesse, så bruk ikke for mange. Med lange tidsvindusdata kan det hende at spredningsfunksjonen ikke vises på slutten av tidsvinduet med data. Dette kan skje hvis tidsvinduet overskrider kameraets integrasjonstid, eller andre årsaker, basert på hvordan TA-eksperimentet er konstruert. For å korrigere dette kan det angitte tidsintervallalternativet brukes som beskrevet i tilleggsfil 3.
5. For data der det ikke er spredt lys til stede i det optiske vinduet, klikker du på Surface-menyen , og deretter klikker du på alternativet Trekk fra bakgrunn .
6. I vinduet som vises, klikk på pilknappene nederst til høyre for "Antall spektra" til gjennomsnitt (velg 10), og klikk på Godta.
   MERK: Bakgrunnsspektra i dette alternativet fungerer på samme måte som de gjør i alternativet "Trekk fra spredt lys". Å starte med ti spektra gir god gjennomsnitt. Flere spektra kan brukes, men man må være forsiktig med å bruke for mange for å unngå å inkludere spektra som inneholder signaler av interesse. Brukerhåndboken for Surface Xplorer beskriver forskjellene i korreksjonen som brukes for "Subtract Scattered Light" vs. den mer grunnleggende korreksjonen "Trekk fra bakgrunn". Det er viktig å bruke riktig korreksjon for artefakten¹⁶.
7. Data nær kantene av det optiske vinduet kan ha et svært lavt signal-støy-forhold som skyldes formen på sondespekteret og/eller prøven som absorberer for mye av det hvite lyset. Støyende data i disse områdene gjør analysen vanskeligere. Fjern disse unyttige delene av spekteret. Klikk på endebølgelengdene på spekteret (nedre venstre flis), skriv inn nye verdier (tilleggsfigur 4), og klikk på enter. Velg et bølgelengdeområde som fjerner støyende data i kantene av vinduet. For de oppgitte dataene er området 340-680 nm.
8. Fullfør justeringen av spektralvinduet til ønsket bølgelengdeområde. Klikk på Surface-menyen , og klikk deretter på Beskjær (tilleggsfigur 5). Et popup-vindu vises.
   1. Klikk på OK. Klikk på Fil-menyen , og klikk deretter på Lagre fil som. Klikk deretter på OK. Lukk dette datasettet.
      MERK: Vær forsiktig når du beskjærer, da funksjonen vil beskjære data langs både bølgelengde- og tidsforsinkelsesaksene, og slette alle andre data. Kontroller at tidsforsinkelsesvinduet inneholder den delen av dataene som skal bevares. Det anbefales også på det sterkeste å lagre eventuelle beskårne data som en ny, riktig merket fil for å la rådataoverflaten være intakt som en sikkerhetskopi.
9. For data samlet inn på fs- eller ps-tidsskalaene, må en chirp-korreksjon brukes. Åpne dataoverflaten med bare løsningsmidlet eller substratet (ingen prøve) tatt i samme eksperimentelle oppsett som dataene. Dette eksemplet kalles den "tomme" eksperimentkjøringen. Utfør det samme settet med trinn på de "tomme" dataene (fra trinn 1.2 til trinn 1.8) som ble utført på eksempeldataene.
   MERK: Det anbefales sterkt at et slikt "tomt" eksperiment kjøres under de samme forholdene som prøven, men med et kortere tidsvindu (for eksempel ~ -5 ps til 5 ps) for å sikre et høyt antall punkter rundt tid null. Denne "tomme" kjøringen skal bare bestå av løsemiddel eller substrat, avhengig av prøvetypen, og brukes til å etablere pipekurvaturen. Forberedelse av "blank" opp til dette punktet bør følge samme bakgrunnskorreksjon og beskjæring som eksempeldataene. Hvis en "tom" ikke ble kjørt, kan chirp-korrigeringen utføres direkte på datasettet.
10. Start korrigeringsprosessen for pipelyd. I varmekartflisen (øverst til venstre) klikker du på trådkorset og drar den vertikale linjekomponenten til den blå enden av spekteret. Start på det blå bølgelengdeområdet nær starten av spektralvinduet. Klikk på Kinetikk-menyen , og klikk deretter på Fit Solvent Response.
    MERK: Tilpasning av løsemiddelrespons skal bare utføres på en "tom" prøve som ikke genererer noe signal etter null. Forsøk på å bruke denne tilpasningsfunksjonen på et datasett som inneholder data om et molekyl eller materiale av interesse, vil resultere i at programmet forsøker å passe dataene i stedet for IRF (instrumentresponsfunksjon). For "tomme" prøver bør det eneste signalet som er tilstede være en sammenhengende artefakt som oppstår fra kryssfasemodulering. Kryssfasemodulering skjer bare der pumpen og sondebjelkene overlapper hverandre, og gir derfor et spor av pipekurvaturen som kan tilpasses ved hjelp av alternativet "Fit Solvent Response". Manuell plassering av poeng vil være nødvendig for data uten en medfølgende "blank" til bruk for korrigering og er beskrevet mer detaljert i tilleggsfil 3.
11. Et nytt "Fit solvent response"-vindu åpnes. Klikk på Tilpass-knappen (tilleggsfigur 6). Beslaget vil generere en tilpasning til instrumentresponsfunksjonen ved bruk av første og andre derivat av en Gaussian. Klikk på Lagre-knappen , og klikk deretter på x for å lukke skjermen.
    MERK: Den røde tilpassede linjen skal samsvare med datapunktene (blå hule firkanter) godt over hele tidsområdet, viktigst av alt den store funksjonen sett nær tid null (0.1-2.0 ps). Tilpasningen vil ha mest suksess hvis det er et høyt antall poeng rundt tid null, noe som kan oppnås ved å bruke et kort tidsforsinkelsesvindu for det "tomme" eksperimentet og beholde et stort antall poeng. Hvis passformen ikke ser ut til å samsvare godt med datapunktene, merker du av for "Legg til Gaussian (R0)" og prøver å tilpasse på nytt. Dette alternativet vil legge til en sum av Gaussian til den første og andre deriverte og kan passe bedre til IRF-funksjonsformen ved denne bølgelengden. Hvis løsemiddelresponsbeslaget fortsatt ikke fanger opp IRF-signalet, velger du en annen bølgelengde.
12. Utfør denne prosessen (trinn 1.10-1.11) minst fem ganger, da det kreves fem poeng for å korrigere riktig for en pipelyd. Punktene bør om mulig fordeles ut over hele spektralvinduet. Noen løsemidler/substrater kan ikke generere et observerbart signal i deler av spektralvinduet, avhengig av eksperimentelle forhold. Flere poeng kan legges til / brukes etter behov for å produsere en akseptabel passform. Når du er ferdig, lukker du det "tomme" datasettet.
    MERK: Hvert lagret punkt skrives til en Excel-fil i arbeidsmappen som en ny rad så snart brukeren klikker på Lagre. Hvis et uønsket punkt lagres, kan punktet fjernes fra Excel-filen ved å slette raden for det uønskede punktet.
13. Åpne datasettet med beskåret og fratrukket bakgrunn på nytt. Klikk på Surface-menyen , og klikk deretter på alternativet Chirp Correction . Dette vil få opp en ny skjerm med tre vinduer og en meny nederst til høyre (tilleggsfigur 7).
14. Legg til pipekorrigeringen som nettopp ble opprettet. Klikk på alternativet Legg til fra fil , velg Excel-filen som slutter på "passformskoeffisienter", og klikk på OK. Korrigeringstilpasningen vises nå i vinduet øverst til venstre som en svart linje med X-markører (tilleggsfigur 8).
    MERK: Pipekorrigeringen vises som en heltrukket linje. X-markørene langs linjen er punktene som genereres fra tilpasningsløsningsmiddelresponsprosessen. Poeng kan legges til manuelt ved å justere trådkorset og klikke på Legg til. Poeng kan også fjernes ved å markere dem og trykke på Fjern. Ytterligere punkter kan redigeres for hånd ved å skrive inn verdier i listen nederst til høyre. Til slutt, hvis ønskelig, kan den nåværende korreksjonen også lagres som en fil for senere gjenbruk ved hjelp av Lagre til fil-knappen .
15. Klikk på knappen Preview chirp correction . Dette gjelder midlertidig chirp-korreksjonen. Vær oppmerksom på korreksjonen i vinduet øverst til venstre for å sikre at dataene er midlertidig flatet ut og at det ikke er mulig å observere mer krumning.
    1. Hvis du er fornøyd med chirp-korreksjonen, klikker du på Bruk & Avslutt-knappen . Hvis du ikke er fornøyd, gjenta trinn 1,10-1,14 og velg flere (eller forskjellige) bølgelengder for pipekorreksjonstilpasningen til en tilfredsstillende korreksjon er oppnådd.
       MERK: Hvis du bruker chirp-korrigeringen, justeres tiden null til den rettede linjen slik den vises i forhåndsvisningen. Det kan være noe tidsmessig feiljustering mellom den "tomme" og dataoverflaten.
16. Klikk på Fil-menyen, og klikk deretter på Lagre fil som. Skriv inn et passende navn på filen for å indikere at en pipekorrigering er brukt. Klikk deretter på OK.
17. Noen spredningsfunksjoner i dataene fjernes kanskje ikke helt når bakgrunnssubtraksjonen utføres. Disse funksjonene påvirker tilpasningen og gir feilaktige tilpasningsresultater. Finn slike funksjoner i dataene som skal fjernes. Spredningsfunksjonen kan lettest identifiseres i det negative tidsområdet.
    1. I varmekartflisen øverst til venstre klikker og drar du trådkorset til det negative tidsområdet. Hold deg innenfor det negative tidsområdet, bruk trådkorset til å bestemme bølgelengdene der spredningsfunksjonen begynner og slutter. Legg merke til bølgelengdeområdet for spredningsfunksjonen (for det angitte datasettet er funksjonsområdet 654 nm til 672 nm).
       MERK: Når du skal avgjøre om en funksjon skal fjernes, drar du det horisontale trådkorset opp og ned gjennom tidsaksene for å visualisere spektralområdet til funksjonen. Spredningsfunksjoner har vanligvis svært støyende kinetiske spor med en bølgelengde, slik at spektralområdet til funksjonen også kan verifiseres ved hjelp av kinetiske spor.
18. Start med den nedre (blå) bølgelengden (dvs. 654 nm), klikk på høyre bølgelengde på spekteret (nedre venstre flis) og skriv inn verdien av den nedre (blå) funksjonsutstrekningen.
19. Beskjær dataene ved å klikke på Surface-menyen , og klikk deretter på Beskjær. Klikk på OK i popup-menyen. Lagre de beskårne dataene med et unikt filnavn for å angi hvilken side av dataene dette er (Blå eller Venstre anbefales). Lukk filen.
20. Åpne filen med den brukte pipekorrigeringen lagret i trinn 1.16. Fortsett til den høyere (røde) bølgelengdeutstrekningen for funksjonen. Klikk på venstre bølgelengde på spekteret (nedre venstre flis) og skriv inn verdien av funksjonens høyere omfang.
21. Beskjær dataene ved å klikke på Surface-menyen , og klikk deretter på Beskjær. Klikk på OK i popup-menyen. Lagre de beskårne dataene med et unikt filnavn for å angi hvilken side av dataene dette er (rød eller høyre anbefales).
22. Kombiner de to filene ved å klikke på Fil-menyen , og klikk deretter på Kombiner flere overflater. I det nye vinduet velger du begge sider av dataene (dvs. høyre og venstre eller blå og rød). Bruk ctrl + klikk for å velge hver fil. Kontroller at begge filene er valgt i "Filnavn:" -boksen, og klikk deretter på OK nederst til høyre. Når fremdriftslinjen er ferdig, er dataene kombinert.
    MERK: Et hvilket som helst antall filer kan kombineres på denne måten. Data kan sys sammen over flere kutt i både tids- og bølgelengdeaksene.
23. Klikk på Fil-menyen , klikk deretter på Lagre fil som og velg et unikt filnavn for å indikere at det er kombinert (kombinert eller sammensatt anbefales). Klikk deretter på OK for å lagre filen.
    MERK: Se del 3 for informasjon om hvordan du lagrer data fra rådatavinduet for senere visning og plotting. Dataene i varmekartet (flis øverst til venstre) skal vises som i figur 3 og er nå klare til å passe. Visualisering av representative spektra, som vist i figur 3, er beskrevet i trinn 3.1.2.

2. Utføre en passform

1. Last inn den riktig forberedte dataoverflaten.
2. Bestem hvilken montering som skal utføres og flytt til riktig seksjon.
   MERK: Denne protokollen presenterer to alternativer for datatilpasning: trinn 2.3 presenterer kinetisk sportilpasning med én bølgelengde, og trinn 2.4 presenterer global analysetilpasning.
3. Enkel bølgelengdetilpasning
   1. Hvis du vil konfigurere én kinetisk tilpasning, flytter du markøren (enten øverst eller nederst til venstre) til ønsket bølgelengde. Klikk på Kinetikk-menyen , og klikk deretter på Fit Kinetic. For det oppgitte datasettet, start med 632 nm.
   2. I det nye vinduet som åpnes (tilleggsfigur 9), observer at hovedtilpasningsparametrene og frøverdiene er satt øverst til venstre i vinduet under programlogoen i boksen ved siden av dette området under teksten "current fit @ wavelength".
   3. Klikk på pilknappene for å justere antall levetider (dvs. antall eksponentielle henfall som brukes til å passe dataene) i boksen "Begrensede levetider". For det angitte datasettet velger du 2 levetider. En til 3 levetider er typisk som utgangspunkt.
   4. Hvis datasignalet strekker seg utover det innsamlede tidsvinduet, bør en "uendelig" levetidskomponent inkluderes. For å gjøre dette, klikk på Bruk uendelig levetid avkrysningsruten. Hvis dataene henfaller fullstendig til grunnlinjen, må du ikke merke av i denne boksen. For det angitte datasettet merker du ikke av i boksen.
      MERK: Den "uendelige levetiden" tillater en signalforskyvning å forbli (dvs. programmet vil ikke tvinge tilpasningen til å forfalle tilbake til grunnlinjen). Bruken av en uendelig komponent er nødvendig når signalet ved den bølgelengden ikke henfaller til grunnlinjen innenfor eksperimentets tidsintervall.
   5. Angi gjetningsverdier for levetiden og tilknyttede amplituder, instrumentets responstid og tid null for å hjelpe tilpasningsprosessen (tilleggsfigur 10). Klikk på ønsket parameter. Klikk i verdivinduet, skriv inn en antatt verdi, og klikk deretter den første antatt-knappen for å angi verdien. For det angitte datasettet er passende gjetningsverdier: 0 = 0 ps, IRF = 0,25 ps, A1 = 0,6, t1 = 100 ps, A2 = 0,08, t2 = 1100 ps.
      MERK: "0" er estimatet av tid null, "IRF" er instrumentets responstid, "A" refererer til amplituden til en gitt eksponentiell (se ligning 3), og "t" er levetiden / tidskonstanten. Ved å angi gode gjetningsverdier kan programmet få en rimelig passform. Velg A-verdier som er innenfor verdiene for A-området i datasettet. Velg "t"-verdier i tidsintervaller der signifikant endring observeres i det kinetiske sporet. Den beste måten å få intuisjon om hvordan gjetningsverdier påvirker tilpasningen, er å prøve flere sett med gjetningsverdier og observere passformene de produserer. Hvis en eller flere av disse parametrene er kjent, kan parameteren stilles inn og "fastsettes" slik at den ikke varierer med tilpasningen (tilleggsfigur 11).
   6. Når alle gjetningsparametere er angitt, klikker du på Tilpass-knappen . En representativ tilpasning er vist i figur 4.
      MERK: Bruk av tilpasningen vil fylle dataplottet med tilpasningslinjen og et gjenværende plott som kan brukes til å vurdere kvaliteten på tilpasningen. Tilpasningsparametere, for eksempel levetider og tilknyttede amplituder, tid null og instrumentresponstid, fylles også ut i boksen øverst til venstre. Bruk flere forskjellige tilpasningsparametere for å bestemme antall levetider og inkludering / ekskludering av en "uendelig" tidskomponent som gir best passform til dataene.
   7. Lagre tilpasningen ved å klikke på Lagre-knappen (tilleggsfigur 9).
      MERK: Se del 3 for informasjon om hvordan du lagrer data fra rådatavinduet for senere visning og plotting.
4. Global analyse tilpasning
   1. Klikk på Surface-menyen , og klikk deretter på alternativet Hovedkomponenter via SVD . Et nytt vindu vises (tilleggsfigur 12).
      MERK: Vinduet øverst til høyre viser de viktigste kinetiske sporene, og nederst til venstre viser hovedspektrene. Flisen øverst til venstre viser et plott av restoverflaten skapt av forskjellen mellom den opprinnelige overflaten og en overflate opprettet av de valgte hovedkomponentene.
   2. Klikk på pilknappene for å stille inn "Antall hovedkomponenter" (tilleggsfigur 12). For det angitte datasettet velger du 15.
      MERK: Når du bestemmer deg for antall hovedkomponenter som skal velges, er en måte å fortsette å øke tallet til både hovedspektra og hovedkinetiske spor ligner et støymønster. En annen måte å finne ut hvor mange hovedkomponenter som skal velges, er å se på vektkoeffisientverdiene som vises til venstre for forklaringen i flisen øverst til høyre. Fortsett å legge til hovedkomponenter til denne verdien når 0,01. Generelt er det lurt å legge til noen flere utover dette for godt mål. Dette kan føre til at så mange som 15 eller flere hovedkomponenter blir valgt.
   3. Klikk på Lagre-knappen . Lagrede hovedkomponenter kreves for å gå videre til neste trinn.
      MERK: Hver hovedkomponent er en representasjon av den opprinnelige dataoverflaten med redusert kompleksitet. Bruk av hovedkomponenter vil resultere i en forenklet overflate sammenlignet med rådataene som analyseres. Det er svært viktig å ta hensyn til de fleste hovedfunksjonene i dataoverflaten for å få en nøyaktig tilpasning, så det er viktig å bruke nok hovedkomponenter til å fange opp disse funksjonene. Bruk av flere hovedkomponenter vil ikke kompromittere passformen. Derfor, hvis det er tvil om hvor mange hovedkomponenter som skal velges, bruk flere hovedkomponenter i stedet for færre. Husk at bruk av for mange kan redusere tilpasningsprogramvaren.
   4. Etter å ha lagret hovedkomponentene, vil programmet gå tilbake til hovedskjermen og global tilpasning kan nå forsøkes. Klikk på Surface-menyen , og klikk deretter på Global Fit-alternativet . Et nytt vindu åpnes (tilleggsfigur 13).
      MERK: Hovedkinetiske spor vises i flisen øverst til høyre. Flisen øverst til venstre viser en overflate på passformoverflaten sammenlignet med råoverflaten. Flisen nederst til venstre viser de forfallsassosierte differansespektrene (DADS) som genereres av tilpasningen. Til slutt er flisen nederst til høyre der tilpasningsparametrene kan angis, inkludert antall eksponentialfunksjoner som skal brukes og om du skal bruke en uendelig funksjon.
   5. Bruk pilknappene ved siden av "antall eksp." for å angi antall eksponentialfunksjoner som skal inkluderes i tilpasningen. Hvis datasignalet strekker seg utover det innsamlede tidsvinduet, bør en "uendelig" levetidskomponent inkluderes. For å gjøre dette, klikk på Bruk offset (Ainf) avkrysningsruten. Velg 2 for det angitte datasettet, og ikke klikk boksen. Hvis dataene henfaller fullstendig til grunnlinjen, må du ikke merke av i denne boksen.
      MERK: Tilpasningsparametere kan fikses før du utfører en tilpasning ved å klikke på etikettkolonnen nederst til høyre under globale tilpasningskoeffisienter. Etiketten blir rød og endres til å ha en (fast) indikator på etiketten. Enhver verdi som er skrevet inn i boksen til høyre, brukes for den parameteren i stedet for fritt variert for tilpasningen. Forsiktighet bør utvises når du fikser verdier for en passform, da dette kan påvirke passformresultatene.
   6. Klikk på Fit-knappen . Tilpasningsfremdriften vises via en liten lastestang midt på skjermen. Når tilpasningsprogresjonen er fullført, fylles vinduene med data fra tilpasningen (figur 5 og tilleggsfigur 14). Undersøk tilpasningsresultatene visuelt.
      MERK: Informasjon fra både hovedkinetisk tilpasning og DADS brukes til å avgjøre om passformen er verdt å spare eller er for dårlig. Generelt, hvis passformen til hovedsporene stemmer godt overens med dataene, og det er ingen eller svært få funksjoner i plottet , kan passformen aksepteres. Det er enkelt å sjekke flere tilpasninger ved å endre antall levetider og/eller sjekke/fjerne haken ved "Bruk offset (Ainf)"-knappen. Den beste passformen som produseres etter å ha kontrollert flere varianter av tilpasningsparametrene, bør aksepteres.
   7. Klikk på Lagre-knappen . Dette vil lagre den viste passformen sammen med dataene i en Excel-fil.
      Excel-filen lagres på samme filplassering som datasettet. Hvis flere tilpasninger utføres og må lagres, vil de overskrive alle tidligere versjoner. Som sådan, før du genererer og lagrer en ny passform, gi enhver gammel passform et unikt navn. Parametere lagret fra passformen inkluderer bare tid null, IRF, levetid og tilhørende DADS. Denne filen inneholder ingen informasjon om plottet eller tilpasningen til de viktigste kinetiske sporene. Lagring av hovedkinetikksporene er beskrevet i trinn 3.3. Se trinn 3.0 hvis du vil ha informasjon om hvordan du lagrer data fra rådatavinduet for senere visning og plotting.

3. Ekstrahering av rådata og tilpasninger fra tilpasningsprogramvaren for plotting

MERK: Rådata eller anfall produsert fra enkelt bølgelengdetilpasning eller global analyse kan eksporteres til CSV-filer som kan åpnes i en rekke andre programmer.

1. Trekke ut rådata for plotting
   1. For å eksportere varmekartet til datasettet, klikk på Fil-menyen , og klikk deretter på Eksporter til CSV (tilleggsfigur 15). Dette åpner et vindu, klikk på OK for å lagre csv-filen i samme katalog som datafilen åpen med samme navn som datafilen.
      MERK: Alternativt kan rådata eksporteres ved å høyreklikke på varmekartvinduet og klikke på Eksporter data til utklippstavlen. Dette vil midlertidig lagre dataene slik at de kan limes inn i et programvaredokument som brukeren velger. Lim inn dataene i en Excel-fil, og lagre deretter dataene.
   2. Flere spektra kan vises i vinduet for sammenligning eller for å lage en figur. Dra den horisontale markøren (i varmekartet, øverst til venstre) til ønsket tidspunkt. Trykk Ctrl + S for å velge spekteret og lagre det i spektralvinduet (nederst til venstre). Legg til så mange tidspunkter som nødvendig for å vise dataprogresjonen (5-10 spektra), som vist i figur 3.
      MERK: Antallet spektra valgt til å representere dataene og den tidsmessige utformingen av disse spektrene kan avhenge sterkt av den spesifikke prøven og eksperimentelle forhold. Anbefalingen ovenfor er en generell retningslinje, men detaljene i eksperimentet bør diktere hvilke deler av datasettet som vektlegges.
   3. Eksporter som data ved å høyreklikke på vinduet som inneholder spektrene. Klikk på alternativet Eksporter data til utklippstavlen . Dataene lagres midlertidig. Lim inn disse dataene i ønsket programvaredokument (dvs. Excel) og lagre.
   4. Flere kinetiske spor kan vises i kinetikkvinduet på samme måte som spektravinduet. Dra den vertikale markøren (i varmekartet, øverst til venstre) til ønsket bølgelengde. Trykk Ctrl + X for å velge tidssporingen og lagre den i kinetikkvinduet (øverst til høyre). Legg til så mange tidspunkter som ønsket. Dette lagrer midlertidig gjeldende kinetiske spor i vinduet.
   5. Eksporter som data ved å høyreklikke på vinduet som inneholder de kinetiske sporene. Klikk på alternativet Eksporter data til utklippstavlen . Dataene lagres midlertidig. Lim inn disse dataene i ønsket programvaredokument (dvs. Excel) og lagre.
2. Trekke ut data fra enkel bølgelengdetilpasning for visning
   1. Klikk på Kinetikk-menyen , og klikk deretter på Fit Kinetic for å åpne vinduet som inneholder de tilpassede dataene.
   2. Høyreklikk på tilpasningsvinduet (dvs. den sentrale flisen i single fit-vinduet). Klikk på Eksporter data til utklippstavlen. Dette vil lagre det midlertidig slik at det kan limes inn i et annet program.
      MERK: Restplottet under tilpasningsdataene kan ikke eksporteres og må i stedet opprettes på nytt fra tilpasningsdataene. Tilpasningen eksporterer både rådataene og tilpasningslinjen, som deretter kan brukes til å gjenskape resten. Residualen opprettes ved å trekke passverdien fra dataene på hvert tidspunkt, og lage et plott som ligner på det som vises i "Fit Kinetics" -vinduet.
   3. Lim inn disse dataene i ønsket programvaredokument (dvs. Excel) og lagre.
      MERK: Eksport til utklippstavlen vil bare inkludere rådataene og tilpasningslinjedataene for hver eksponentiell som brukes i tilpasningen. Parametrene for tilpasningen, for eksempel levetid, amplituder og slikt, vil ikke bli inkludert og må eksporteres ved å kopiere verdiene fra tilpasningsprogramvaren.
3. Ekstrahering av data fra global levetidsanalyse for visning og analyse
   1. Klikk på Surface-menyen , og klikk deretter på Global Fit-alternativet for å åpne vinduet som inneholder de monterte dataene.
   2. Presisjonen for verdiene for både aksene for optisk tetthet og tidsforsinkelse/bølgelengde må justeres for henholdsvis hovedkomponentene (flis øverst til høyre) og DADS (nedre venstre flis). Sett musen over hovedkomponentvinduet til innstillingsboksen vises nederst til høyre.
   3. Klikk raskt på x.xx-knappen , musen over "Presisjon", og klikk på 6 fra menyen for å angi antall desimaler som skal inkluderes.
   4. Sett musen over hovedkomponentvinduet til innstillingsboksen vises nederst til høyre. Klikk raskt på y.yy-knappen , musen over "Precision" og klikk på 6 fra menyen for å angi antall desimaler som skal inkluderes.
   5. Høyreklikk på vinduet Principal Kinetic Traces . Klikk på Eksporter data til utklippstavlen. Dette vil lagre det midlertidig slik at det kan limes inn i et annet program.
   6. Lim inn disse dataene i ønsket programvaredokument (dvs. Excel) og lagre.
      MERK: Dataene lagres som en serie kolonner som inneholder først tidsforsinkelsene, deretter de viktigste kinetiske sporene etterfulgt av tilpasningslinjen. Det vil være ett sett for hver hovedkomponent valgt når du forbereder global analyse. DADS-spektrene er allerede lagret som en del av tilpasningsprosedyren i trinn 2.4.7.

Representative Results

Fremstilling og analyse av en prøve av 1,4-Bis[2-(5-fenyloksazolyl)]benzen, POPOP i etanol ble utført etter prosedyren skissert ovenfor. Målingene ble utført ved hjelp av et ultrafast transient absorpsjonsspektrometer, som beskrevet i figur 1, med væskeløsninger i 2 mm kyvetter ved hjelp av en justerbar kyvetteholder og en magnetomrører for å sikre blanding. Prøvene ble målt i omgivelsesforhold uten ytterligere kontroller for temperatur eller atmosfære. Det optiske vinduet på 340 nm til 680 nm ble generert ved hjelp av en kalsiumfluoridkrystall. To hundre femti (250) tidspunkter ble samlet mellom -5 ps til ~ 5500 ps, og tre skanninger ble gjennomsnittet for å generere det endelige datasettet, figur 3. POPOP-dataene ble utarbeidet som beskrevet i protokollen. Et eksempel på suboptimal pipekorreksjon er vist i tilleggsfigur 16. Kinetisk tilpasning med én bølgelengde ble utført på POPOP, og valgte 632 nm som bølgelengde av interesse. I tillegg ble det utført global analyse på POPOP som beskrevet i protokollen.

Kinetisk tilpasning med én bølgelengde på POPOP ved 632 nm ga to levetider. Disse levetidene fikk lov til å variere, og ingen ytterligere justeringer ble gjort. De endelige parametrene som ble oppnådd var som følger: t0 = −0,1176 ps, IRF = 0,436 ps, A1 = 0,0956, t1 = 1,614 ps, A2 = 0,0646, t2 = 522,2 ps (figur 4). Disse resultatene samsvarer godt med globale analyser utført i etterkant og rapporterte levetidsverdier for POPOP (τ = 1,35 ns)¹⁷. Et eksempel på enkeltbølgelengdetilpasning med for få levetidskomponenter er vist og diskutert i tilleggsfigur 16.

Global analysetilpasning på POPOP ble utført etter å ha valgt 15 hovedkomponenter (PC-er) ved utførelse av SVD. To levetider ble valgt etter montering, ingen parametere ble fastsatt. De endelige parametrene oppnådd ved montering var som følger: t0 = −0,1586 ps, tp (IRF) = 0,4408 ps, t1 = 1459 ps, t2 = 267,5 ps. De henfallsassosierte differansespektrene er vist i figur 5. Resultatene stemte godt overens med resultatene fra enkel kinetisk tilpasning ved 632 nm og levetidsverdier for POPOP¹⁷. To eksempler på suboptimal global analyse er vist og diskutert i tilleggsfigur 16.

Figur 1: Skjematisk fremstilling av det femtosekund bredbånds transiente absorpsjonsinstrumentet beskrevet i denne protokollen. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figur 2: Simulering av TAS-data og bidrag til TAS-signal. (A) Gaussiske kurver som simulerer et absorpsjonsspektrum for grunntilstand (blå stiplet linje) og et eksitert tilstandsspektrum (rød stiplet linje, rødforskjøvet fra grunntilstandsspekteret). Differansespektrene til disse to spektrene (lilla, heltrukket linje) er differansespekteret sett i TA. Forskjellene mellom grunn- og eksitert tilstandsspektra har blitt overdrevet for illustrasjonsformål. (B) Et representativt TA-differansespekterum for POPOP ved 1,04 ps etter eksitasjon ved 330 nm. De stiplede linjene viser bakketilstandsabsorbans og steady-state-utslipp av POPOP. Uthevede regioner viser vanlige TA-funksjoner, bakketilstandsblekemiddel (GSB), stimulert utslipp (SE) og eksitert tilstandsabsorbans (ESA) observert i disse dataene. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figur 3: Klargjorte data for POPOP som følge av bruk av trinn 1 - Klargjøring av data. Dataene vises som korrigert varmekart og representative spektra. Disse resultatene viser hvordan dataene skal se ut etter at korrigeringene er tatt i bruk og en er klar til å bruke en tilpasning på datasettet. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figur 4: Resultater av enkel bølgelengdetilpasning av POPOP ved 632 nm etter påføring av trinn 2.3 - Enkel bølgelengdetilpasning. Figuren viser (øverste seksjon) levetiden oppnådd i tabellformat, (midtseksjon) dataene (blå prikker) og tilpasningen til dataene (rød tilpasningslinje), og (nederste seksjon) restplottet. Merk at under delen "gjeldende tilpasning" vises amplitudene (A) som ΔA-verdiene fra dataene som representerer bidraget til den spesifikke levetidskomponenten ved t0. Når gjeldende tilpasning er lagret og vises i tabellen "Tilpass koeffisienter", er standardinnstillingen imidlertid å vise de normaliserte amplitudene. Denne innstillingen kan endres ved å fjerne merket i boksen ved siden av "Fit Coefficients" -etiketten "Normalized". Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figur 5: Resultater av global analysetilpasning av POPOP oppnådd etter trinn 2.4 tilpasning. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figur 6: Eksempel på stimulert Raman-spredning observert i eksperimentelle TA-data. I dette datasettet (ikke POPOP-dataene vist i opplæringen) ble prøven eksitert ved 550 nm (indikert med den stiplede linjen). Ramanspredning sees rundt tid null og vises generelt både til den blå (anti-Stokes Raman-spredning) og til den røde (Stokes Raman-spredningen) av pumpeeksitasjonsbølgelengden. Stimulert Raman-spredning er kortvarig, vanligvis bare rundt ~ 200 fs, fordi den oppstår som et resultat av sondestrålen som interagerer med prøven samtidig som pumpestrålen, og stimulerer dermed Raman-prosessen. Funksjonen kan imidlertid ikke unngås og bør fjernes med beskjæring. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Tilleggsfigur 1: Hovedmeny når data lastes inn. Vanligvis vil det i denne tilpasningsprogramvaren være alternativbokser som vises i nedre høyre hjørne av et vindu når vinduet holdes over igjen. Disse boksene gjør det mulig å endre markørsamhandlingen med vinduet, enten flytte markeringer, zoome eller panorere de merkede vinduene. Det er også muligheter for å justere presisjonen til både x-aksen og y-akseskalaen for vinduet, samt bytte skjermen fra lineær til logaritmisk. Aksene kan også låses eller låses opp. Mens den er låst, vil en akse forbli på zoomnivået eller verdiområdet som er angitt. Når det er ulåst, vil området bytte til å inneholde hele settet med data. Andre alternativer tillater justering av visning av tall og fargelegging av rutenett hvis det finnes. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 2: Overflatemeny for å utføre spredt lyssubtraksjon. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 3: Trekk fra spredt lysskjerm - sett spektrene til gjennomsnitt. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 4: Angi beskjæringsområde. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 5: Datasett for beskjæring. Beskårne data fjernes permanent. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 6: Monter løsemiddelresponsvindu og eksempel på tilpasning av løsemiddelrespons (i rød linje) til dataene (blå prikker). Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 7: Chirp-korrigeringsvindu med "tomme" eksempeldata. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 8: Chirp-korreksjon vist sammen med datasettet. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 9: Enkelt kinetisk tilpasningsvindu. I tillegg lar en glidebryter øverst brukeren velge bølgelengden der passformen skal utføres. Valg av passende bølgelengde krever kunnskap om spektroskopi av systemet for å identifisere hvor prosesser av interesse oppstår. Eksempler inkluderer ladningsoverføringsprodukter, triplettdannelse eller fotoproduktdannelse, hvis spektrale egenskaper er kjent for å korrelere med bestemte bølgelengder. Disse spesifikke bølgelengdene kan passe for å oppnå levetiden til de spesifikke hendelsene. I tillegg kan et utvalg av bølgelengder brukes for å gi validering til en valgt global tilpasningsmodell. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 10: Angi parametere for enkel kinetisk tilpasning. Individuelle passformparametere kan fastsettes eller endres for hånd hvis ønskelig for å finjustere passformen og minimere standardavviket til resten. Merk: Parametere kan enkelt justeres ved å klikke på verdien i boksen og deretter justere ved hjelp av en glidebryter eller manuelt skrive inn en verdi. Den viste tilpasningen vil bli justert i sanntid etter hvert som verdiene endres. Når en akseptabel passform oppnås, kan passformen eksporteres ved å høyreklikke på tilpasningsskjermen, noe som gjør det mulig å eksportere dataene til utklippstavlen for å lime inn i ønsket program eller som et bilde for rask visning. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 11: Begrensnings- og fikseringsverdier for Single Kinetic Fit-parametere kan gjøres hvis en eller flere parametere er velkjente. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 12: Nedbrytingsvindu med enkeltverdi med hovedkomponenter som viser hvordan sporet og komponentene vil se ut når nok hovedkomponenter legges til. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 13: Global Fit-vindu før global analysetilpasning genereres. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 14: Global Fit-vindu som viser resultatene av den globale analysetilpasningen. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 15: Filmeny for lagring og eksport av filer. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 16: Eksempler på suboptimal pipekorreksjon og tilpasning. (A) demonstrerer en dårlig enkelt kinetisk passform. Typen strukturert rest som vises i panel A, indikerer vanligvis at det kreves en ekstra levetid for å tilpasse dataene. Legg merke til at residualen faller under null ved kortere tider og heves over nulllinjen ved lengre levetid. (B) demonstrerer en korrekt pipekorrigering ved hjelp av forhåndsvisningsknappen, der funksjoner rettes ut og ingen krumning er tilstede i dataene. (C) demonstrerer en feil pipekorreksjon der det er merkbar krumning tilstede i den blå delen av spekteret, noe som indikerer at pipefunksjonen overkorrigerer i dette området. (D) viser en dårlig global levetidsanalyse der overtilpasning (inkludert for mange parametere) har resultert i "symmetriske" DADS (som ser ut som speilbilder av hverandre over x-aksen) av lignende levetidsområder som i hovedsak avbryter hverandre. Når disse funksjonene blir observert, bør passformen ikke brukes. (E) viser en dårlig global tilpasning der for mange parametere har resultert i en svært kort levetid med en veldig stor amplitude. Problemet i (E) kan også oppstå hvis artefakter rundt tid null ikke korrigeres ordentlig og tilpasningen blir fokusert på å minimere restene ved å overdrive den svært korte levetiden (en som ikke er fysisk meningsfylt). Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfigur 17: Eksempel på TAS-data med Raman-spredning. Spredning er tilstede rundt tid null, og sammenfaller med pumpens eksitasjonsbølgelengde. Spredning består av en serie skarpe topper med en veldig intens positiv topp blå av pumpeeksitasjonen og en negativ topp rød av pumpeeksitasjonen. Denne funksjonen kan ikke forhindres rimelig og bør beskjæres ut av dataene for å unngå å forstyrre tilpasningsresultatene. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfil 1: Fil som inneholder datasettet for denne opplæringen (POPOP data_POPOP-inEtOH.ufs). Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfil 2: Fil som inneholder tomt datasett for denne opplæringen (POPOP data_BLANK.ufs). Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfil 3: Støttende informasjonsfiler som inneholder ytterligere kommentarer om montering av løsemiddelrespons, korrigering for scatting og subtrahering av overflater. Klikk her for å laste ned denne filen.

Discussion

Generelle betraktninger ved utarbeidelse av data
Tilpasning av TA-data kan ved første øyekast se ut til å være relativt grei, og det kan forventes at ett klart riktig "svar" skal resultere for et gitt datasett. Imidlertid, som fremhevet i protokollen, er det mange faktorer i datainnsamling, dataforberedelse og dataanalyse å nøye vurdere som kan føre til usikkerhet om hvilken modell eller sett med tilpasningsparametere som best beskriver dataene. Målet med dataforberedelse og tilpasning er å redusere så mange av disse fremmede faktorene som mulig, samtidig som dataene bevares for analyse. Oppgaven kan virke skremmende for en nybegynner, da det er mye å vurdere. For å bygge intuisjon om tilpasningsprosessen, oppfordres nybegynneren til å prøve å forberede de samme dataene flere ganger fra bunnen av på litt forskjellige måter for å sjekke hvor dramatisk dataforberedelsestrinnene påvirker den beste passformen. I tillegg kan to forskjellige forskere forberede og tilpasse de samme dataene og sammenligne resultater. Denne prosessen kan være tidkrevende de første gangene, men dette vil tillate nybegynnere å utvikle intuisjon om hvordan man konsekvent kan forberede data for fremtidige prøver. Som enhver ferdighet vil denne dataforberedelsen og tilpasningen ta tid å utvikle, og nybegynneren oppfordres til å være tålmodig og disiplinert når de eksperimenterer med og lærer prosessen. Datasettet som brukes i denne studien er gitt for å gi nybegynnere muligheten til å passe direkte sammen med opplæringen, og å direkte sammenligne resultater med de som er produsert i opplæringen.

Dataene kan inneholde bakgrunnstrekk som er til stede ved enhver tidsforsinkelse (tilleggsfigur 2 og tilleggsfigur 3), for eksempel spredning av pumpestrålen og spontan utslipp av prøven. Disse uønskede egenskapene må fjernes for å isolere det forbigående absorpsjonssignalet fra arten av interesse¹¹. Fjerning av slike funksjoner gjøres ved å velge, beregne gjennomsnitt og fjerne bidraget fra en rekke negative tidsforskjellsspektra. Når du velger bakgrunnsspektra, er det viktig å sikre at ingen funksjoner som kan være en del av prosessen av interesse er inkludert for fjerning. Bakgrunnstrekk som oppstår fra løsningsmidlet, som absorpsjon fra urenheter eller selve løsningsmidlet, kan også observeres i TA-data. Når løsningsmidlet produserer et signal, må et "tomt" datasett som bare inneholder løsningsmidlet som kjøres under nøyaktig samme eksperimentelle forhold som prøven, trekkes fra prøvedatasettet. Detaljer om denne prosedyren er inkludert i tilleggsfil 3.

Pipekorreksjonen er en annen faktor å vurdere nøye. Chirp oppstår når sondepulsen beveger seg til prøven og utvides på grunn av ufullkommenheter i styrespeil eller ved å passere gjennom dispersiv optikk som linser eller filtre. Sluttresultatet er at fotoner med lavere energi i sondepulsen (dvs. den røde siden av sondespekteret) kommer til prøven før fotoner med høyere energi (dvs. den blå siden av sondespekteret). Dette resulterer i at "tid null" av TA-spektrene blir smurt ut over flere femtosekunder eller picosekunder¹⁸, som manifesterer seg som en tydelig kurve i rådatasettet som starter i de blå bølgelengdene og deretter flater ut når den nærmer seg den røde (tilleggsfigur 7). Chirp er mest merkbar på kortere tidsskalaer som de som nås av ultrafast TA. Denne bølgelengdeavhengige tiden null kan korrigeres som beskrevet i protokollen, men anvendelsen av denne prosessen kan være vanskelig og subjektiv. Å ha en "tom" prøve eller måling av løsningsmiddelet Kerr-respons kan minimere den subjektive naturen til håndplukkingspunkter for chirp-korreksjonen som trengs for å generere polynomtilpasningen som brukes til å justere og korrigere pipelyden. Målet med chirp-korreksjonen er å fjerne den distinkte "kurven" til tiden null. Det kan ta flere forsøk på å tilpasse pipelyden for å få de beste pipekorrigerte dataene. Dataene kan tilpasses flere ganger med forskjellige chirp-korreksjoner brukt for å få en forståelse av hvilken innvirkning chirp-korreksjonen har på verdiene i de korte TA-levetidene.

Artefakter som vises ved "tid null"
Flere gjenstander kan observeres nær "tid null" i TA-data, inkludert Rayleigh-spredning, stimulert Raman-spredning og kryssfasemodulering. Rayleigh-spredning av pumpestrålen er elastisk spredning som resulterer uten endring i energi. Denne funksjonen vises på samme bølgelengde som pumpepulsen. Stimulert Raman-spredning kan følge pumpespredningssignalet¹⁹. Raman-spredning, som skyldes uelastisk spredning av et pumpefoton, produserer topper ved både høyere (anti-Stokes) og lavere (Stokes) energi enn hendelsespumpeenergien. I TA-data observeres stimulert Raman-spredning på grunn av samtidig bestråling av prøven med pumpe- og sondestrålene. Når sondestrålen interagerer med prøven samtidig som pumpestrålen, stimulerer den Raman-prosessen. Derfor skjer den stimulerte Raman-spredningen rundt tid null og resulterer i ytterligere topper i spektra innen de første hundre femtosekundene (figur 6, observert i det mørkere blå spekteret i det markerte området og tilleggsfigur 17). Kryssfasemodulasjon stammer fra modulering av løsningsmiddelbrytningsindeksen fra interaksjon med det intense elektriske feltet til en puls.

Stimulert Raman-spredning kan skilles fra kryssfasemodulering fordi Raman-toppene opptrer ved spesifikke frekvenser som tilsvarer vibrasjonsmodusene til løsningsmidlet. Fordi det er en Raman-prosess, kan både Stokes og anti-Stokes linjer på hver side av eksitasjonen observeres. Klorerte løsningsmidler som metylenklorid viser svært fremtredende Raman-bånd på grunn av klorens store polariserbarhet. De spektrale signaturene til kryssfasemodulasjon er unike for et løsningsmiddel, men er ikke så lett forutsagt som Raman-spredningsfunksjoner.

Avhengig av kinetikken til prøven som måles, kan Rayleigh-spredning, Raman-spredning og kryssfasemodulering overlappe med tidlige funksjoner i TA-dataene og kan være utfordrende å fjerne fra dataene. I prinsippet kan disse funksjonene sees i en pen løsemiddelmåling og trekkes fra dataene, dataanalyseprogrammer kan ha tilpasningsfunksjoner for å ta hensyn til disse funksjonene, men i praksis kan dette være vanskelig. Når det er for vanskelig å trekke fra disse artefaktene uten å kompromittere prøvedataene, kan det være bedre å beskjære de kompromitterte spektrene rundt tid null for å eliminere artefaktene. Å gjøre det vil ha den uheldige bivirkningen av å fjerne de første omtrent 300 fs med data, men vil gjøre montering mer pålitelig senere. I løpet av å analysere flere datasett av samme og forskjellige prøver, vil nybegynneren få intuisjon i å oppnå denne balansen mellom å trekke bakgrunnsoverflaten mot å beskjære de første 100-200 fs-dataene.

Generell beskjæring kan være nødvendig for deler av spektrene som inneholder lavt signal-til-støy. Ustabilitet i sondestrålen i visse regioner, lav intensitet av sondelys, prøvekonsentrasjoner som er for høye (og dermed blokkerer mye av hendelsessonden), lav pumpeintensitet og absorpsjonstverrsnittet av prøven er typiske skyldige i lavt signal-til-støy som kan gjøre passende data utfordrende. I disse tilfellene kan beskjæring av datasettet på hver side av det optiske vinduet for å oppnå et ønsket nivå av signal-til-støy hjelpe tilpasningsprosessen.

Et datasett er klart for analyse når det har blitt tilstrekkelig beskåret til å fjerne dårlige deler av datasettet, hadde pipelyden korrigert, og hadde bakgrunnsspektra gjennomsnittet og trukket fra. Denne prosedyren skal resultere i data som bare inneholder de delene som er mest relevante for fotofysikk og fotokjemi av interesse. Faktisk er det klart at det er en viss grad av subjektivitet til denne prosessen. Målet med dataforberedelse er å finne en balanse mellom å fjerne gjenstander slik at de ikke forstyrrer tilpasningen, men ikke å fjerne så mye at det kompromitterer integriteten til datasettet, og dermed hindrer tolkningen. Å finne denne balansen tar tid og erfaring å bygge opp intuisjonen for hva som er en artefakt og hva som er data. Tilpasning (og tilpasning) av samme sett med data på flere forskjellige dager, eller å ha to forskere som passer til de samme dataene, kan være en måte å minimere menneskelige feil og subjektiviteten til dataforberedelse og analyse.

Generelle betraktninger for tilpasning og tolkning
Etter at de rå TA-spektrene er bearbeidet, må de tolkes og modelleres for å trekke ut informasjon om artene og dynamikken som er tilstede i systemet av interesse. Denne prosessen kan beskrives som en tre-trinns prosedyre som inkluderer innledende spektral tolkning, kvantitativ modellering / tilpasning og tildeling av spektraltolkningen til modellen / tilpasningen.

Innledende spektral tolkning: I spektraltolkningstrinnet er målet å tildele funksjoner som er tilstede i TA-spektrene til elektroniske tilstander som er tilgjengelige i den fotofysiske eller fotokjemiske utviklingen av systemet. Til å begynne med bør ulike stater identifiseres. I dette arbeidet refererer stater til unike elektroniske tilstander som er en del av den fotofysiske eller fotokjemiske utviklingen av systemet. En tilstand, representert for eksempel av en spesifikk potensiell energikurve (PEC), har et sett med karakteristiske topper som representerer absorpsjonsspekteret. En endring som skjer i en enkelt tilstand, kalles en prosess. En fotofysisk prosess kan vises i TA-spektra som en toppforskyvning eller en endring i spektrumets bredde. Nøkkelaspektet ved en prosess er at befolkningen i staten forblir den samme (dvs. prosessen skjer innenfor en gitt PEC); Det er fordelingen av energi i staten som endres. En endring i befolkningen i en stat vil bli referert til som en overgang. Under en overgang utvikler systemet seg til en annen PEC (dvs. elektronisk tilstand). Overganger kan omfatte intern konvertering (IC), intersystemkryssing (ISC), ladningsoverføring, energioverføring, dannelse av nye produkter eller retur til bakketilstand. Retningslinjer for tildeling av tilstander, prosesser og overganger drøftes i de følgende avsnittene.

Tilordne tilstander
Det første trinnet i denne prosessen innebærer å tilordne spektrale egenskaper til bestemte kjemiske arter eller tilstander. S_1-tilstanden i TA skal vise en levetid som samsvarer med fluorescenslevetiden tatt ved bruk av tidsløst utslippsspektroskopi. En tripletttilstand kan verifiseres hvis levetiden slukkes av oksygen. Hvis et radikalt anion eller kation mistenkes i den fotofysiske evolusjonen, kan spektroelektrokjemi eller kjemisk oksidasjon / reduksjon utføres for å generere den radikale arten, og et absorpsjonsspektrum av den arten kan oppnås og sammenlignes med TA-båndformen. Elektronspinnresonans (ESR) spektroskopi kan utføres for å verifisere tilstedeværelsen av frie radikaler. Et utmerket opplæringsforedrag arrangert av ACS Division of Inorganic Chemistry gir en oversikt over TA og slike hensyn ved tildeling av funksjoner²⁰. Etter at bånd har blitt tildelt arter, er neste trinn i tolkningen av TA-spektra å kvalitativt beskrive de dynamiske prosessene som forekommer i systemet. Dette trinnet er viktig, da det gir forskeren en ide om hvilke modeller som vil være passende for å beskrive systemet deres, og vil gi dem en grunnlinje for å sammenligne passformparametrene med.

Endringer i en stat
Vibrasjonskjøling, geometrisk omorganisering eller oppløsning er ekstremt raske prosesser (sub-ps til 10's ps) som kan observeres med TA. Vibrasjonskjøling observeres som rask blå forskyvning av TA-spekteret på en flere picosekund tidsskala 21,22,23. Geometrisk omorganisering kan forekomme på 10's ps tidsskala. Solvasjonsdynamikk observeres som en rødforskyvning og innsnevring av spekteret over flere picosekunder i konvensjonelle dipolare væsker, men løsningsmidler med høy viskositet som glyserol, polyetylenglykol (PEG), ioniske væsker og dype eutektiske løsningsmidler kan utvise solvasjonsdynamikk som forekommer i løpet av flere nanosekunder 24,25,26.

Endringer i en statlig befolkning
Reaksjoner er preget av en endring i intensiteten til et bånd, hvor en reduksjon i intensitet er forbundet med en reduksjon i konsentrasjonen av dets kjemiske arter og omvendt for en økning. I noen tilfeller er både reaktanten og produktartene synlige i spektrene, mens i andre er produkttilstandene for kortvarige eller for langt rødforskjøvet til å kunne observeres. Ofte kan tilstand-til-stat-overganger observeres ved tilstedeværelsen av et isosbestisk punkt i spektrene.

Kvantitativ modellering/tilpasning: En modell må da tilpasses dataene for å trekke ut kvantitativ informasjon om dynamikken i systemet. Som tidligere beskrevet i innledningen, er det et stort utvalg av modeller å bruke. Denne protokollen fokuserer på to av de vanligste metodene: tilpasning med én bølgelengde og global analyse. Enkeltbølgelengdemetoden innebærer å tilpasse individuelle bølgelengdespor fra spektrene til en funksjonell form, vanligvis en sum av eksponentialer:

(2)

hvor ΔA (t) er TA-signalet ved en valgt bølgelengde, n er antall eksponentielle komponenter, og a_ier amplituden til eksponentiell komponent, i, med tidskonstant τ_i. Flere komponenter kan legges til passformen gjengir eksperimentelle data. Målet med enhver tilpasningsprosess er å modellere dataene med nok levetid til å reprodusere dataene godt, men ikke overtilpasse dataene ved å inkludere for mange komponenter. Derfor brukes vektede tilpasningsparametere som , til å bestemme når dataene passer innenfor eksperimentelle usikkerheter⁵.

Etter at forfallet er tilfredsstillende montert, kan parametrene til modellen brukes til å karakterisere dynamikken i systemet. De resulterende tidskonstantene kan deretter trekkes ut og tolkes. Dessverre betyr det store antallet overlappende trekk i TA-spektra at en enkelt bølgelengde i spekteret kan inneholde dynamikk som tilsvarer forskjellige arter hvis spektrale signaturer overlapper, noe som betyr at tidskonstantene ekstrahert fra en enkelt bølgelengdetilpasning kan representere en sammensetning av flere sammenfallende prosesser. I tillegg vil eventuelle endringer i båndform og posisjon også påvirke amplituder og tidskonstanter hentet fra enkeltbølgelengdetilpasning. Disse problemene kan i noen tilfeller omgås ved en passende metode kalt 'båndformanalyse', der man bestemmer eller antar en funksjonell form for TA-båndene til hver absorberende art i systemet. Disse formene blir deretter vektet av tidsavhengige amplituder og summert sammen for å reprodusere det observerte spekteret. Denne prosedyren brukes ofte i analysen av tidsoppløste fluorescensspektra, men de mer kompliserte formene og overlappende komponentene i TA-båndene gjør denne metoden holdbar i bare noen få enkle tilfeller, som beskrevet andre steder¹⁰.

En annen ulempe med enkeltbølgelengdetilpasning er at den ikke egentlig utnytter det brede spektralområdet som moderne TA-eksperimenter gir. Man kan i prinsippet metodisk tilpasse hver enkelt bølgelengde av spektrene, men en slik analyse er tungvint, tidkrevende og beregningsmessig dyr. For å bekjempe denne utfordringen kan en metode som kalles "global analyse" brukes til samtidig å tilpasse et helt sett med TA-spektra til et sett med delte dynamiske parametere⁴. Global analyse, og en nært beslektet metode kalt målanalyse, er vellykkede og mye brukte metoder, men de kommer også med sitt eget unike sett med ulemper og begrensninger. Som med enhver modell, er det viktig å forstå forutsetningene som brukes til å lage den, samt begrensningene de presenterer.

I global analyse er TA-spektra representert av en m ved n matrise, hvor m representerer antall bølgelengder målt i hvert spektrum og n representerer antall innsamlede tidspunkter. Denne matrisen antas da å være dekomponerbar i produktet av to andre matriser:

(3)

hvor C (t) er en n ved k matrise og S (λ) er en m ved k matrise. Verdien k representerer antall distinkte spektrale komponenter som brukes til å reprodusere spektrene. Hver av disse komponentene representerer en absorberende art med en unik spektral signatur og dynamikk. S(λ)-matrisen representerer TA-spektrene til k-komponentene og C(t) deres tidsavhengige konsentrasjoner. I den enkleste og vanligste implementeringen av global analyse antas hver komponent å ha enkelteksponentiell kinetikk (i = 1 i ligning 2, med hver komponent tildelt sin egen tidskonstant). Oppsummert kan hele TA-spekteret representeres av summen av k spektra-komponenter, hver med sitt eget karakteristiske absorpsjonsspektrum og enkelt eksponentielt henfall.

Når TA-spektrene passer, gjetter brukeren hvor mange komponenter (dvs. en verdi for k) som trengs og gjetter på tidskonstanten assosiert med et enkelt eksponentielt henfall av disse artene. Montøren genererer deretter_C-gjetning(t) og løser ligning 3 for S_fit(t). Deretter multipliseres S_fit(λ) og C_guess(t) som i ligning 3 for å lage de tilpassede spektrene, ΔA(λ,t)_fit. Til slutt minimeres residualene, ΔA(λ,t)_exp − A(λ,t)_fit, og den optimale_{S-tilpasningen}(λ) og tidskonstantene returneres. Den relative enkelheten til global analyse, som representerer et helt sett spektra ved hjelp av en håndfull tidskonstanter og faste spektrale komponenter, gjør det til en attraktiv (og vellykket) metode for å løsne de kompliserte båndformene og dynamikken som oppstår i TA-spektroskopi. Det må imidlertid tas hensyn til at global analyse er en hensiktsmessig modell for det aktuelle systemet.

En sentral forutsetning i global analyse, illustrert i ligning 3, er den fullstendige separabiliteten av bølgelengden og tidsdelene av dynamikken, en egenskap som kalles "bilinearitet". Denne antagelsen krever at komponentbåndformene er tidsuavhengige (dvs. de har en fast spektralform som ikke varierer eller skifter med tiden). Det eneste som endres i løpet av forsøket er de relative populasjonene av hver komponent, representert ved C (t). På lange tidsskalaer, ~ 1 ns eller så, holder denne antagelsen vanligvis og global analyse kan brukes uten mye bekymring. På den annen side resulterer eksiterte tilstandsprosesser som vibrasjonskjøling og solvasjonsdynamikk, fremtredende på de ultraraske tidsskalaene som er tilgjengelige av femtosekund TA, i tidsavhengige endringer i spektralsignaturen til en art og en sammenbrudd av bilinearitet. Dette betyr ikke at global analyse ikke kan reprodusere et datasett, faktisk kan det alltid gi en tilfredsstillende passform forutsatt at et tilstrekkelig antall komponenter brukes. Problemet ligger da i å tolke komponentspektrene og tilordne tidskonstantene til bestemte eksiterte tilstandsprosesser, da komponentene kanskje ikke lenger tilsvarer distinkte absorberende arter. Derfor må det alltid utvises forsiktighet når man bruker global analyse på situasjoner der bilinearitet ikke kan antas.

Tilordne spektraltolkningen til modellen/tilpasningen: Når en tilpasning er oppnådd, må spektraltolkningen kartlegges på levetiden som er oppnådd i passformen. Levetidene fra passformen tilordnes både prosesser og reaksjoner som ble identifisert i den første tolkningen av spektrene. Den første vurderingen fra spektrene og antall tilpassede levetider oppnådd av modellen kan imidlertid ikke umiddelbart kartlegge hverandre. I denne (vanlige!) situasjonen må montøren gå tilbake og vurdere den opprinnelige tolkningen. Kanskje var det en vibrasjonskjøling eller annen prosess som ble savnet i den første vurderingen, men ble identifisert i modellerings- og tilpasningsprosessen. Eller kanskje to forskjellige sett med tilpasningsparametere kan reprodusere dataene godt, og den første tolkningen kan lede hvilket sett med tilpasningsparametere som velges. I dette siste trinnet må montøren gå frem og tilbake mellom tolkning og tilpasning for å finne en beskrivelse som fører til en plausibel fotofysisk tildeling av arten og dynamikken i systemet. Andre tilpasningsprogrammer som inkluderer sekvensielle tilpasningsmodeller, for eksempel målanalyse, kan også utforskes for å utfylle tilpasningene som tilbys av global analyse og tilpasningsprogramvaren som presenteres i denne artikkelen⁴.

Oppsummert diskuterer denne protokollen fremstilling og tilpasning av forbigående absorpsjonsdata. Målet er å synliggjøre utfordringer knyttet til prosessen og å kommentere måter å unngå eller redusere disse utfordringene på en praktisk måte. Montering av TA-data, som å montere de fleste data som oppstår i tekniske felt, kan være vanskelig og til tider subjektivt. Derfor er det viktig å være klar over prosessen og begrensningene til dataene, dataforberedelsen og de matematiske verktøyene som brukes til å modellere og tilordne mening til dataene. Forskere må nærme seg data og modellering med et kritisk blikk.

Man kan forsøke å dempe subjektiviteten i anfallene deres. For eksempel kan dataene forberedes og tilpasses fra forskjellige startpunkter og på forskjellige dager for å sikre at samme passform produseres. Data tatt på forskjellige dager med forskjellig prøvepreparering kan sammenlignes. Flere forskere kan passe de samme dataene og sammenligne resultatene sine. Over tid kan forskere bygge en intuisjon om dataene de får (basert på spesifikasjonene i deres eksperimentelle oppsett og eksperimentelle parametere) som gjør at de kan være mer sikre på deres passformer.

Det er mye å lære om TA-datatilpasning og detaljene i modellene som diskuteres i denne artikkelen. Flere gode oversiktsartikler anbefales som går dypt inn i dette temaet ^4,10,27. Denne protokollen er ment å være en nybegynners inngang til analyse- og tilpasningsprosessen som ansporer interesse for dypere forståelse av prosessen.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
EtOH 200% Proof	Decon Laboratories Inc	CAS 64-17-5	Solvent used to prepare Sample
Helios transient absorption spectrometer	Ultrafast systems	https://ultrafast.systems/products/spectrometers-accessories/helios/	Transient absorption spectrometer
POPOP  1,4-Bis[2-(5-phenyloxazolyl)]benzene	Tokyo Chemical Industry	CAS 1806-34-4	Sample used for Examples
Surface Xplorer	Ultrafast systems	https://ultrafast.systems/products/spectrometers-accessories/surface-xplorer/	Fitting program