高安定を夸るfuェムト秒天博综合app官网登录により、生体膜と界面活性剤の2D IR分光法研究での高データ出力を実现

2D IR分光法のユuniークな力

2D IR分光法は、バイズ教授のグループが天博综合app官网登录で使用する强力なツールの1つです。 2D分光法の原理はよく知られていますが、実装するのは大抵非常に复雑になります。従来の（1次元）赤外线吸收测定では、吸收量は単一のパラメータである赤外线周波数の关数として测定され、通常はFTIR（furーriエ変换）分光计を使用します。各吸收ピークは、别々の振动分子に対応します。 2D IRでは、ポンプおよびプローブと呼ばれる2つの赤外线源の结果として、吸收が效果的に测定されます。次に、データは通常、2つの周波数の2D等高线図としてプロットされます。ここでの対角线プロットは単なる线形supekutoruです。図1に示すように、これらのデータプロットでは、信号强度を表すために疑似カラーが使用されます。 [1]

なぜでしょうか。この非常に复雑な実験的プローチによって、他の手段では简単に得ることができない何かが得られるのでしょうか。非対角のピークがあるというこ结合とは、これら2つの振动がしている、つまり、1つ以上の原子を共有しているか、ある种の化学反应で密接に接続されていることを示しています。たとえば、ピークの形状から均一および不均一な広がり成分が明らかになり、これにより分子とその周辺の环境との应答に关系する动的情报が得られます。また、解析とモデrinグにより、データセットからその他のより微细な情报も抽出することができます。 

データは周波数领域でプロトされていますが、図1に模式的に示すように、现在ほとんどの2D分光法はウルトラafァーsu toreーザパルスを使用して时间领域で実行されます。试料は、対象となるすべての周波数を含む2つの広帯域fuェムto秒ポンプパルスによって励起されます。その后、2つのポンプパルスの间の遅延が缲り返しスキャンされ、その结果得られるプローブパルスへの影响が周波数领域にfururiエ変换されます。 （これは、FT-NMRの実行方法と概念的に似ています）。プローブパルスは、対象となるすべての周波数を含む広帯域fェムto秒パrusuでもあります。试料通过后、プローブパルスはモノクロメーターに分散され、プローブ周波数轴が直接取得されます。 supekutorucharezaparusuo使用して记录されるため、ポンプとプローブ间の遅延を制御して、これらすべての效果の时间的な挙动（可干渉时间など）を示すこともできます。

复数の机能を备えた坚牢な実験shisutemu

バイズ教授は次のように述べています。「2D IRは、堰膜の水素结合のダイナミクスを调べるための优れた手法であることが十分に证明されています。 亲水性 /疎水性の违いによって界面が定义され、界面ではバルクと比较して水素结合のダイナミクスが大きく乱されます」。バイズ教授は、2D IRのもう1つの利点はカルボniル（C=O）伸缩振动から得られる比较强的信号いである、と付け加えます。一般的な斋の大部分は、水との水素结合に重要な役割を果たすカルボニル基を持っているため、さまざまな不均一な系にある碱を対象とする教授的天博综合app官网登录と非常によくマッチします。 [2-3]

2D IR装置のoreーザ光源は、调整可能な光パラメトrikku天博综合app官网登录（NDFGを备えたCoherent TOPAS Prime）と组み合わせた连贯的 Astrellaです。Astrellaは、中心波长が800 nm付近で100 fsのパルsuを発生するユuniークなwanwanbokkusu天博综合app官网登录です。 OPA/NDFG构成により、中赤外全域でチューniningu可能なパルsuが生成されます。バイズ教授の构成では通常、基准やタンパク质のカルボニル伸缩振动にマッチするように、1750～1580 cm-1の周波数に相当する5.7～6.2ミクロンの中心波长に调整されます。 100 fsのパルパルは、同じ测定中に碱幅のエステルカルボNIルとタンパク质のアミドカルボNIルをプローブするのに十分なsupekutorunの范囲を提供します。

同时空间分割能力および时间分割能力による温度计测

図2はバイズ教授の天博综合app官网登录室で使用されている2D IR装置の主な要素を模式的に示したものです。ウルtorafァーsuto2D IR実験の少年には、特注の机器を使用して个别のパルスを生成していました。各パルsuは异なるビム経路で生成されたため、干渉计の品质に适合するようにすべてのビームを试料上に重ねるには、配置の点で大きな问题がありました。现在、バイズ教授のような骨折たちは、市贩のパルス整形器（PhaseTech Spectroscopy） Inc.のQuickshape）を使用して间隔の分割い励起パルスを生成しています。さらに、すべてのパルスを単一の同一线上のビーム経路で生成して、実験を大幅に简素化しています。

连贯的Astrella信号遅延ジェネreーター（SDG Elite）の高度な电子パrusu遅延机能は、过渡2D IR分光法などのより高度な実験に役立ちます。このモードでは、追加のUVreーザを使用して化学反応を光torigaし、2D IRを介して迹追します。 [4]従来の「ポンププローブ」方式と同様、この実装は「UVポンプ2D IRプローブ」と考えることができます。図2に示すように、SDG Eliteの复数の出力は光学装置のさまざまなコンポーネントを相当于するために使用されます。

バイズ教授、运用の简素化により天博综合app官网登录室へのパンデミックの影响を最小限に减低

2D IR装置は、バイズ教授の天博综合app官网登录室で复数の学生や博士天博综合app官网登录员が共同するorisosuとして使われているため、星辰の长期的な信頼性とシンプルな操作性は、出力の安定性と同じほど重要な要素となります。バイズ教授は、次のように说明しています。「学生は、通常2周间の时间ブロックで独占して机器を使用できるよう割り当てられます。このケジューringグが円滑かつ公平に行われるためには、信頼性の高いオンデマンド性能が必要になります。私たちはAstrellaでそれを実现しています。実际、24时间365日reーザを稼働させたままにして、実质的に忘れてしまうほどにするのが最适なソryyーションであると分かっています。また、サービsu契约も充実していて、reーザに问题が発生するというまれなケーがあっても、ほぼすぐに复旧できます」。バイズ教授は、Astrellaの简単な操作性により（「本当にただの光源です」と言っています）、学生たちがreーザに注意を払うことなく実験に用力を注げるようになったと述べています。これは2020年のコロナウイルス感染症によるパンデミック制の际、研究室の生产性の点で特に重要になりました。同教授は次のように言っています。「大学侧の规制により、私たちの研究室では1度に1人しか作业できませんでした。そのため、ウルトラァーァーァーザ天博综合app官网登录の使用経験がほとんどない学部学生は、直接の支持や监督なしで作业をしなければなりませんでした。しかし、この人员规制は、今のところ私たちの研究室の生产を全く落としていません。2020年だけで10篇の论文が提出されました」。