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                  1. 網站首頁技術中心 > 二維電子光譜(2DES)分析從未如此簡單

                    二維電子光譜(2DES)分析從未如此簡單

                    更新時間:2023-11-09 點擊量:619

                    二維電子光譜(2DES)是一種超快激光光譜技術,可以探測樣品的電子、能量和空間分布。它類似于核磁共振技術,能以高空間分辨率確定復雜的分子結構,是一種能使結構生物學發生革命性變化的光譜技術。二維電子光譜(2DES)是時間分辨非線性光學實驗設備,因為它能提供有關系統三階非線性響應的最大信息量,而且任何其他三階非線性光譜(如泵浦探針)都包含在二維光譜中。在具有多個相互作用成分的系統中,二維非線性光譜可充分發揮其威力。2DES可提供二維光譜,展現激發與發射頻率之間的相關性,同時具有很高的光譜和時間分辨率。2DES可以剖析擁塞的光譜,揭示躍遷之間的分子聯系,從而為闡明樣品的整體功能提供了一種方法。


                    三組分系統的二維光譜示意圖。峰值沿對角線的拉長顯示了轉變過程中頻率的瞬時分布,而橢圓形對角線峰值的短軸則測量了均勻線寬。


                    這項技術要求樣品與3個激光脈沖序列相互作用,并且其中兩個必須是具有可變延遲的鎖相復制脈沖,可通過NIREOS的GEMINI-2D干涉儀輕松生成,方法是將其置于樣品之前的泵浦光束中,從而將泵浦探測裝置轉變為2DES光譜儀。


                    2DES實驗中的脈沖序列。在雙色實驗中,脈沖1-2(干涉穩定)與脈沖3/LO(干涉也穩定)的顏色不同。NIREOS的GEMINI-2D用于產生脈沖1-2并控制其相干時間τ。
                    GEMINI-2D 干涉儀


                    2DES的優勢

                    與其他非線性光譜技術相比,2DES具有以下優勢:

                    (i) 在一維實驗中,有可能將光譜重疊的非線性信號分開,從而將其區分開來。對交叉峰的分析可揭示樣品吸收光譜中的不同躍遷是來自相同、還是不同的分子種類,并可量化不同激發態之間的耦合和相關性。

                    (ii) 2DES可消除不均勻展寬,測量光學躍遷的均勻線寬,從而在高度擁擠的光譜中找出單個信號。

                    (iii) 2DES可以實時跟蹤光激發后耦合電子動力學演變的平行路徑。這使得二維技術成為一種特別強大的工具,可通過多個通道同時跟蹤從起點到終點的激發能量轉移過程。

                    (iv) 2DES克服了傅立葉極限,同時獲得高時間分辨率(跟蹤飛秒時間尺度上發生的動態變化)和光譜分辨率(以高光譜精度分辨重要帶寬上的激發和發射能量)。

                    (v) 通過分析交叉峰來探測分子間的電子耦合,或操縱脈沖極化,可以獲取有關發色團相對空間排列的結構信息。2DES可以將分子結構(由X射線晶體學確定)與電子能級聯系起來,在某些情況下,它還可以幫助人們深入了解未知的分子結構。

                    工作原理



                    在選定的探測波長和固定的時間T2下,振蕩瞬態信號是兩個泵浦脈沖之間相對延遲T1的函數。

                    對每個探針波長的T1函數進行傅里葉變換,就可以獲得與探測波長和激發波長函數相關的二維譜圖。


                    該測量結果是在三個不同的種群時間 T2(15 fs、45 fs 和 4000 fs)下,對深紅紅螺菌(Rhodospirillum Rubrum)樣品的光收集(LH1)復合物進行的測量。


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