Jump to content

Двухфотонный круглый дихроизм

Рисунок 1. Сравнительная схема между однофотонным поглощением (OPA) и процессами TPA, а также ECD и вырожденным TPCD. [ 1 ]

Двухфотонный круглый дихроизм ( TPCD ), нелинейный аналог электронного кругового дихроизма (ECD) , определяется как различия между поперечным поглощением двухфотонного поглощения (TPA), полученных с использованием левого кругового поляризованного света и правого кругового поляризованного света (см. Рисунок 1). [ 1 ]

Как правило, двухфотонное поглощение (TPA) происходит в два раза больше длины волны при поглощении одного фотона (OPA). систем на основе TPCD Эта функция позволяет проводить исследование хиральных в области ультрафиолетового (УФ). ECD не может быть использован в этом регионе из -за вмешательства от сильного линейного поглощения типичных буферов и растворителей, а также из -за рассеяния, демонстрируемого неоднородными образцами в этом регионе. Несколько других преимуществ связаны с использованием нелинейного поглощения, т.е. высокого пространственного разрешения, усиленной глубины проникновения, улучшением фонового различия и уменьшенного фотодопа до живых образцов. [ 2 ] Кроме того, тот факт, что переходы TPA подчиняются различным правилам отбора, чем OPA (равноправность против нечетной стороны), приводит к тому, что мы считаем, что в хиральных молекулах ECD и TPCD должны представлять различные спектральные особенности, что делает два метода дополнительными. TPCD очень чувствителен к небольшим структурным и конформационным искажениям хиральных молекул и, следовательно, потенциально полезен для фундаментального исследования оптически активных молекул. Наконец, TPCD имеет потенциал для проникновения в далекую УК, где важная структурная/конформационная информация обычно неясна для ECD. Это позволило бы открыть новую информацию о молекулярных системах, представляющих интерес, такие как пептиды, биологические макромолекулы (позволяющие более глубоко понимать заболевания, такие как болезнь Альцгеймера и Паркинсона ) и потенциальных кандидатов для негативного индекса преломления (для разработки устройств Cloaking Devices).

TPCD был применен в экспериментах с использованием Pump-robe , [ 3 ] зависимое от интенсивности многофотонное оптическое вращение, [ 4 ] резонансная многофотонная ионизация, [ 5 ] [ 6 ] и поляризационная модуляция одиночная луча Z-сканирование. [ 7 ] Первое экспериментальное измерение TPCD было выполнено в 1995 году с использованием метода на основе флуоресценции (FD-TPCD), [ 8 ] Но только после введения техники двойного L-сканирования в 2008 году Эрнандесом и коллегами, [ 9 ] То, что стал доступен более надежная и универсальная техника для выполнения измерений TPCD. С момента введения двойного L-сканирования несколько теоретических экспериментальных исследований, основанных на TPCD, т.е. TPCD асимметричных катализаторов, [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Влияние кривизны π-электронной делокализации на сигнал TPCD, [ 13 ] Подход к режимации фрагментации (FRA) для изучения TPCD крупных молекул [ 14 ] [ 15 ] и разработка метода микроскопии на основе FD-TPCD. [ 16 ] Кроме того, Rizzo и коллеги сообщили о чисто теоретических работах по TPCD. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]

TPCD был теоретически предсказан Tinoco [ 24 ] и власть [ 25 ] В 1975 году и вычислительно реализовано три десятилетия спустя Риццо и коллегами, [ 26 ] Используя Далтон [ 27 ] и позже [ 28 ] На уровне CC2 в пакете турбомола . Выражение для TPCD, определено как, был получен Тиноко в его бумаге 1975 года как полуклассическое расширение формул TPA. [ 24 ] Квантовые электродинамические эквивалентные выражения были получены мощностью, [ 25 ] Эндрюс [ 29 ] и, в серии бумаг, Мит и Сила [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] кто смог обобщить подход к случаю N Photons, [ 32 ] и считаются также модификациями, возникающими в формулах, когда предполагается эллиптическая поляризация. [ 33 ]

TPCD может быть получен теоретически, используя уравнение Tinoco [ 24 ]

где это круговая частота падающего излучения, это круговая частота для данного перехода 0 → F, это прочность на вращающую среду TPCD, это нормализованный линешап, Электрическая постоянная и это скорость света в вакууме.

, получается из

где Термины относятся к экспериментальной относительной ориентации двух инцидентных фотонов. Для типичной настройки сканирования двойного L, , и , что соответствует двум левым или правым поляризованным фотонами, распространяющимися параллельно друг другу и в одном и том же направлении. Молекулярные параметры получены из следующих уравнений,

где молекулярные параметры определяются по функции двухфотонных генерализованных тензоров, (включает в себя элементы дипольной матрицы магнитного перехода), (включает электрические элементы дипольной матрицы в форме оператора скорости) и (включая электрические квадрупольные элементы матрицы перехода, в составе скорости).

Эксперименты

[ редактировать ]

Двойной L-сканирование

[ редактировать ]

Двойной L-сканирование-это экспериментальный метод, который позволяет одновременно получать эффекты TPA, зависимые от поляризации в хиральных молекулах. Выполнение измерений на равных «двойных» импульсах позволяет компенсировать колебания энергии и мод в образце, которые могут маскировать небольшой сигнал TPCD. [ 9 ]

Чтобы кратко описать настройку, короткие импульсы, исходящие от источника возбуждения (обычно OPG или OPA), разделяются на «двойные» импульсы (при BS2), затем поляризация импульсов контролируется индивидуально с использованием четвертьволновых пластин (WP2 и WP3 ), позволяя выполнять одновременные поляризационные измерения. Образец удерживается в кварцевой кювете 1 мм, а угол инцидента света, исходящего от обеих рук (M2 и M3), составляет 45 °. Два падающих балка имеют разделение на вертикальной оси около 1 см, чтобы избежать интерференционных эффектов. В отличие от Z-Scan, в двойном L-сканировании образец находится в фиксированном положении, а два идентичных фокусирующих линз (L2 и L3) перемещаются по оси распространения (ось z). Калибровка требуется для обеспечения z 1 = z 2 в течение всего сканирования.

Двойная геометрия L-сканирования. Зеркала (M1, M2, M3); волновые пластины (WP1, WP2, WP3); Glan Polarizer (P); расщепления луча (BS1, BS2); конвергентные линзы (L1, L2, L3, L4, L5); кремниевые детекторы (D1, D2, D3); Фильтры нейтральной плотности (DF1, DF2, DF3); этапы перевода (TS1, TS2); шачевые моменты (SM1, SM2); коробка синхронизации (SB); Образец (S) и поле управления (CB). [ 9 ]

Смотрите также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а беременный Эрнандес, Fe; Риццо, А. (2011). «Двухфотонная поляризационная спектроскопия в хиральности: новый экспериментальный теоретический подход к изучению оптически активных систем» . Молекулы . 16 (4): 3315–3337. doi : 10.3390/molecules16043315 . PMC   6260626 . PMID   21512440 .
  2. ^ Denk, W.; Стриклер, Дж.; Уэбб, В. (1990). «Двухфотонная лазерная сканирующая флуоресцентная микроскопия». Наука . 248 (4951): 73–76. Bibcode : 1990sci ... 248 ... 73d . doi : 10.1126/science.2321027 . PMID   2321027 .
  3. ^ Меснил, Х.; Hache, F. (2000). «Экспериментальные доказательства нелинейного дихроизма третьего порядка в жидкости хиральных молекул». Физический Преподобный Летт 85 (20): 4257–4260. Bibcode : 2000phrvl..85.4257m . doi : 10.1103/physrevlett.85.4257 . PMID   11060612 .
  4. ^ Кэмерон, Р.; Табиш, GC (2007). «Характеристика явлений оптического вращения в зависимости от интенсивности в хиральных молекулах в растворе». J. Chem. Физический 126 (22): 224507. BIBCODE : 2007JCHPH.126V4507C . doi : 10.1063/1,2743959 . PMID   17581063 .
  5. ^ Li, R.; Салливан, Р.; Al-Basheer, W.; Pagni, RM (2006). «Комптон, RN, линейный и нелинейный круговой дихроизм R-(+)-3-метилциклопентанона» . J. Chem. Физический 125 (14): 144304. BIBCODE : 2006JCHPH.125N4304L . doi : 10.1063/1,2338519 . PMID   17042587 .
  6. ^ Bornschlegl, A.; Logé, C.; Boesl, U. (2007). «Исследование эффектов CD в мультифонной ионизации R-(+)-3-метилциклопентанона». Химический Физический Летал 447 (4–6): 187–191. Bibcode : 2007cpl ... 447..187b . doi : 10.1016/j.cplett.2007.09.012 .
  7. ^ Markowicz, pp; Samoc, M.; Cerne, J.; Прасад, Пн; Pucci, A.; Ruggeri, G. (2004). «Модифицированные методы Z-сканирования для исследований нелинейных хироптических эффектов». Опт. Выражать . 12 (21): 5209–5214. BIBCODE : 2004OEXPR..12.5209M . doi : 10.1364/opex.12.005209 . HDL : 10440/398 . PMID   19484078 .
  8. ^ Гунде, Ке; Ричардсон, Ф.С. (1995). "Двухфотонная круговая дихроизм GD, обнаруженная флуоресценцией 3+ В тригональном NA 3 [GD (C 4 H 4 O 5 ) 3 ] • 2NACLO 4 • 6H 2 O ». Chem. Phys . 194 (1): 195–206. Bibcode : 1995cp .... 194..195g . doi : 10.1016/0301-0104 (95) 00025-J .
  9. ^ Jump up to: а беременный в ДеБони, L; Торо, C.; Hernández, Fe (2008). «Синхронизированный метод двойного L-сканирования для одновременного измерения поляризационной двухфотонной поглощения в хиральных молекулах». Опт. Летал 33 (24): 2958–2960. Bibcode : 2008optl ... 33.2958d . doi : 10.1364/ol.33.002958 . PMID   19079505 .
  10. ^ Торо, C.; De Boni, L.; Лин, Н.; Санторо, Ф.; Rizzo, A.; Эрнандес, FE (2010). «Двухфотонное поглощение циркулярного дихроизма: новый поворот в нелинейной спектроскопии». Химический Евро. Дж . 16 (11): 3504–3509. doi : 10.1002/chem.200902286 . PMID   20162644 .
  11. ^ Díaz, C.; Echevarria, L.; Rizzo, A.; Hernández, Fe (2014). «Двухфотонный круговой дихроизм аксивального диссимметричного дифхосфинового лиганда с сильным внутримолекулярным переносом заряда». J. Phys Химический 118 (5): 940–946. Bibcode : 2014jpca..118..940d . doi : 10.1021/jp4119265 . PMID   24446721 .
  12. ^ Лин, Н.; Санторо, Ф.; Чжао, х.; Торо, C.; De Boni, L.; Эрнандес, Fe; Риццо, А. (2011). «Вычислительные проблемы при моделировании и анализе экспериментальных линейных и нелинейных спектров круговых дихроизма. R-(+)-1,1'-бис (2-нафтол) в качестве случая прототипа». J. Phys Химический Беременный 115 (5): 811–824. doi : 10.1021/jp108669f . PMID   21208000 .
  13. ^ Díaz, C.; Лин, Н.; Торо, C.; Пассажир, R.; Rizzo, A.; Hernández, Fe (2012). «Влияние π-электронной кривизны делокализации на двухфотонную круговую дихроизм молекул с осевой хиральностью». J. Phys Химический Летал 3 (13): 1808–1813. doi : 10.1021/jz300577e . PMID   26291864 .
  14. ^ Díaz, C.; Echevarria, L.; Hernández, Fe (2013). «Преодоление существующих вычислительных проблем в расчетах AB initio двухфотонных циркулярных спектра дихроизма крупных молекул с использованием подхода к рекобивации фрагментов». Химический Физический Летал ​568–569: 176–183. Bibcode : 2013cpl ... 568..176d . doi : 10.1016/j.cplett.2013.03.019 .
  15. ^ Díaz, C.; Echevarria, L.; Hernández, Fe (2013). «Конформационное исследование осевого хирального салон-лиганда в растворе с использованием двухфотонного кругового дихроизма и подхода к резобинированию фрагментов». J. Phys Химический 117 (35): 8416–8426. Bibcode : 2013jpca..117.8416d . doi : 10.1021/jp4065714 . PMID   23937607 .
  16. ^ Savoini, M.; Wu, x.; Celevano, M.; Ziegler, J.; Biagioni, P.; Meskers, SCJ; Duò, L.; Hecht, B.; и др. (2012). «Круговой дихроизм, исследованный с помощью двухфотонной флуоресцентной микроскопии при энантиоповой хиральной полифлюренной пленках». J. Am. Химический Соц 134 (13): 5832–5835. doi : 10.1021/ja209916y . PMID   22413739 .
  17. ^ Rizzo, A.; Янсик, Б.; Педерсен, туберкулез; Агрен, Х. (2006). «Инвариантные инвариантные подходы к расчету двухфотонного кругового дихроизма». J. Chem. Физический 125 (6): 64113. BIBCODE : 2006JCHPH.125F4113R . doi : 10.1063/1,2244562 . PMID   16942279 .
  18. ^ Янсик, Б.; Rizzo, A.; Агрен, Х. (2007). «B initio исследование двухфотонного кругового дихроизма при хиральных природных аминокислотах». J. Phys Химический Беременный 111 (2): 446–460. doi : 10.1021/jp0653555 . PMID   17214497 .
  19. ^ Янсик, Б.; Rizzo, A.; Agren, H.; Шампанское, Б. (2008). «Сильный двухфотонный циркулярный дихроизм в гелиценах: теоретическое исследование». J. Chem. Теория Comput . 4 (3): 457–467. doi : 10.1021/ct700329a . PMID   26620786 .
  20. ^ Лин, Н.; Санторо, Ф.; Чжао, х.; Rizzo, A.; Barone, V. (2008). «Вибронически разрешенные электронные циркулярные дихроистские спектры (r)-(+)-3-метилциклопентанон: теоретическое исследование». J. Phys Химический А 112 (48): 12401–12411. BIBCODE : 2008JPCA..11212401L . doi : 10.1021/jp8064695 . PMID   18998661 .
  21. ^ Rizzo, A.; Лин, Н.; Рууд, К. (2008). «Исследование ab initio одно- и двухфотонного кругового дихроизма r-(+)-3-метилциклопентанона». J. Chem. Физический 128 (16): 164312. BIBCODE : 2008JCHPH.128P4312R . doi : 10.1063/1,2907727 . PMID   18447444 .
  22. ^ Лин, Н.; Санторо, Ф.; Rizzo, A.; Luo, y.; Чжао, х.; Barone, V. (2009). «Теория для вибрационно разрешенных двухфотонных круговых дихроизма. J. Phys Химический А 113 (16): 4198–4207. Bibcode : 2009jpca..113.4198l . doi : 10.1021/jp8105925 . PMID   19253990 .
  23. ^ Гийом, м.; Ruud, K.; Rizzo, A.; Monti, S.; Лин, Z.; Xu, X. (2010). «Вычислительное исследование одно- и двухфотонного поглощения и круговой дихроизма (L)-триптофан». J. Phys Химический Беременный 114 (19): 6500–6512. doi : 10.1021/jp1004659 . PMID   20420407 .
  24. ^ Jump up to: а беременный в Тиноко И. (1975). «Двухфотонный круглый дихроизм». J. Chem. Физический 62 (3): 1006–1009. Bibcode : 1975jchph..62.1006t . doi : 10.1063/1.430566 .
  25. ^ Jump up to: а беременный Power, EA (1975). «Двухфотонный круглый дихроизм». J. Chem. Физический 63 (4): 1348–1350. Bibcode : 1975jchph..63.1348p . doi : 10.1063/1.431521 .
  26. ^ Янсик, Б.; Rizzo, A.; Агрен, Х. (2005). «Расчеты теории ответа двухфотонного кругового дихроизма». Химический Физический Летал 414 (4–6): 461–467. Bibcode : 2005cpl ... 414..461j . doi : 10.1016/j.cplett.2005.08.114 .
  27. ^ Эйдас, К.; Анжели, C.; Бак, К.; и др. (2013). «Система программы квантовой химии Далтона» . Wiley Interdiscip. Rev. Comput. Мол Наука 4 (3): 269–284. doi : 10.1002/wcms.1172 . PMC   4171759 . PMID   25309629 .
  28. ^ Фриз, Д.; Hattig, C.; Риццо, А. (2016). «Происхождение, независимые от двухфотонных расчетов дихроизма на уровне связанного кластера» . Физический Химический Химический Физический 18 (19): 13683–13692. Bibcode : 2016pccp ... 1813683f . doi : 10.1039/c6cp01653g . HDL : 10037/25281 . PMID   27140590 .
  29. ^ Эндрюс, Д.Л. (1976). «Модель с двумя хромофором для двухфотонного кругового дихроизма» (PDF) . Химический Физический 16 (4): 419–424. Bibcode : 1976cp ..... 16..419a . doi : 10.1016/0301-0104 (76) 80088-2 .
  30. ^ Мит, WJ; Power, EA (1984). «О важности постоянных моментов в многофотонном поглощении с использованием теории возмущений». J. Phys Б: в. Мол Физический 17 (5): 763–781. Bibcode : 1984jphb ... 17..763m . doi : 10.1088/0022-3700/17/5/017 .
  31. ^ Мит, WJ; Power, EA (1984). «О влиянии элементов диагональной дипольной матрицы в многофотонных резонансных профилях с использованием двухуровневых систем в качестве моделей». Мол Физический 51 (3): 585–600. Bibcode : 1984molph..51..585m . doi : 10.1080/00268978400100411 .
  32. ^ Jump up to: а беременный Мит, WJ; Power, EA (1987). «Дифференциальное многофотонное поглощение хиральными молекулами и эффект постоянных моментов». J. Phys Б: в. Мол Физический 20 (9): 1945–1964. Bibcode : 1987jphb ... 20.1945m . doi : 10.1088/0022-3700/20/9/011 .
  33. ^ Jump up to: а беременный Мит, WJ; Power, EA (1989). «О взаимодействии эллиптически поляризованного света с молекулами; влияние как постоянных, так и переходных мультипольных моментов на многофотонное поглощение и хироптические эффекты». J. MOD Опт . 36 (7): 977–1002. Bibcode : 1989jmop ... 36..977m . doi : 10.1080/09500348914551031 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: fac4053df010ec043aa72d4d5b0626b9__1704365160
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/fa/b9/fac4053df010ec043aa72d4d5b0626b9.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Two-photon circular dichroism - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)