研究分子结构的新工具使用激光，晶体和光探测器

时间：2021-08-24 09:52:10 来源：

互补振动光谱的新技术依赖于超短脉冲激光技术的改进。东京大学的研究人员希望使用互补振动光谱，在没有侵入性技术的情况下实时改变形状。

研究人员建立了一种使用激光，晶体和光探测器研究分子的新工具。这种新技术将揭示大自然的最小雕塑 - 分子的结构 - 具有更高的细节和特异性。

“我们生活在美国大多数人的分子世界中，是由分子制成的：空气，食品，饮料，衣服，细胞等。研究分子与我们的新技术可用于医学，药房，化学或其他领域，“来自东京光子科技大学的Takuro Ideguchi表示副教授。

新技术将两个当前技术与一个称为互补振动光谱的独特系统相结合。所有分子都具有非常小，由原子核的运动引起的振动。工具称为光谱仪检测这些振动如何导致分子吸收或散射光波。目前的光谱技术受到它们可以测量的光类型的限制。

互补振动光谱基于具有超短脉冲激光的双模态傅立叶变换光谱仪。拉曼测量由傅立叶变换相干拉曼散射光谱进行。红外测量由傅里叶变换红外吸收光谱法制造，具有在非线性晶体处产生的红外光。最初在DOI发表：10.1038 / s41467-019-12442-9。

日本研究人员设计的新互补振动光谱仪可以测量更广泛的光谱，将另外两种工具的更有限的光谱相结合，称为红外吸收和拉曼散射光谱仪。组合两种光谱技术为研究人员提供了有关分子振动的不同和互补信息。

“我们质疑这个领域的”常识“，并开发了新的东西。现在可以同时测量拉曼和红外光谱，“Ideguchi说。

先前的光谱仪只能检测长度为0.4至1微米（拉曼光谱）或2.5至25微米（红外光谱）的光波。它们之间的间隙意味着必须单独进行拉曼和红外光谱。限制就像试图享受二重唱，但被迫分别倾听两部分。

互补振动光谱可以检测近红外线和中红外光谱的可见光周围的光波。超短脉冲激光技术的进步使互补振动光谱能成为可能。

甲苯的互补振动光谱（油漆稀释剂中的化学常见）。合并的互补振动光谱结果（红色和蓝线）与两个单独的技术，红外光谱（顶黑线）和拉曼散射光谱（底部黑线）的标准参考结果有关。© Takuro Ideguchi，最初在自然通信Doi发表：10.1038 / s41467-019-12442-9。

在互补振动光谱仪内部，钛 - 蓝宝石激光将近红外光的脉冲发出宽度，宽度为10毫秒（10英尺的秒）朝向化学样品。在击中样品之前，光的聚焦到硒化镓的晶体上。晶体产生中红外光脉冲。然后将近红外光脉冲聚焦在样品上，并且通过光电探测器检测吸收和散射的光波并同时转换成拉曼和红外光谱。

到目前为止，研究人员对科学实验室常见的纯化学品样品进行了测试。他们希望这项技术将用于了解分子如何实时改变形状。

“特别是对于生物学，我们使用术语”无标签“进行分子振动光谱，因为它是非侵入性的，我们可以识别不附着人工荧光标签的分子。我们认为互补振动光谱可以是分子测量的独特且有用的技术，“Ideguchi说。

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参考：Kazuki Hashimoto，Venkata Ramaiah Badarla，Akira Kawai和Takuro Ideguchi，2019年9月27日，自然信息，“互补振动谱仪”。
10.1038 / S41467-019-12442-9

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